Uploaded byFreid90
3,486 views

256718554 endokrinologija-skripta

Medicinski prirucnik i skripta za oblast endokrinologije.

Embed presentation

Downloaded 34 times
1 / 133
2 / 133
3 / 133
Most read
4 / 133
5 / 133
6 / 133
7 / 133
8 / 133
9 / 133
10 / 133
11 / 133
12 / 133
13 / 133
14 / 133
15 / 133
16 / 133
17 / 133
18 / 133
19 / 133
20 / 133
Most read
21 / 133
22 / 133
23 / 133
24 / 133
25 / 133
26 / 133
27 / 133
28 / 133
29 / 133
30 / 133
31 / 133
32 / 133
33 / 133
34 / 133
35 / 133
36 / 133
37 / 133
38 / 133
39 / 133
40 / 133
41 / 133
42 / 133
43 / 133
44 / 133
45 / 133
46 / 133
47 / 133
48 / 133
49 / 133
50 / 133
51 / 133
52 / 133
53 / 133
54 / 133
55 / 133
56 / 133
57 / 133
58 / 133
59 / 133
Most read
60 / 133
61 / 133
62 / 133
63 / 133
64 / 133
65 / 133
66 / 133
67 / 133
68 / 133
69 / 133
70 / 133
71 / 133
72 / 133
73 / 133
74 / 133
75 / 133
76 / 133
77 / 133
78 / 133
79 / 133
80 / 133
81 / 133
82 / 133
83 / 133
84 / 133
85 / 133
86 / 133
87 / 133
88 / 133
89 / 133
90 / 133
91 / 133
92 / 133
93 / 133
94 / 133
95 / 133
96 / 133
97 / 133
98 / 133
99 / 133
100 / 133
101 / 133
102 / 133
103 / 133
104 / 133
105 / 133
106 / 133
107 / 133
108 / 133
109 / 133
110 / 133
111 / 133
112 / 133
113 / 133
114 / 133
115 / 133
116 / 133
117 / 133
118 / 133
119 / 133
120 / 133
121 / 133
122 / 133
123 / 133
124 / 133
125 / 133
126 / 133
127 / 133
128 / 133
129 / 133
130 / 133
131 / 133
132 / 133
133 / 133
1 OPŠTA ENDOKRINOLOGIJA Prof. dr Gordana Cvijić Skripta koja predstavljaju dopunu Udžbeniku ENDOKRINOLOGIJA – Opšta i uporedna V.M. Petrović i G. Cvijić 2010
2 UVOD Razviće višećelijskih organizama započinje oplođenjem jajeta i njegovom deobom. Dalje razviće zavisi od konstantne proliferacije ćelija, rasta i diferencijacije uključujući histogenezu i organogenezu. Integracija ovih događaja, kao i drugih složenih fizioloških procesa metabolizma, disanja, ekskrecije, kretanja, reprodukcije itd, neophodna i zavisi od hemijskih materija koje se sintetišu i izlučuju iz specijalizovanih ćelija u organizmu. Značajno mesto u familiji ovakvih materija imaju hormoni. Hormoni se sintetišu u ćelijama endokrinih žlezda ali i tkivima koja regulišu rad drugih ćelija u organizmu. Nauka koja proučava funkciju endokrinih žlezda i tkiva koja sintetišu hormone naziva se Endokrinologija. Endokrinologija je potdisciplina Fiziologije. Pored izučavanja fiziološke uloge hormona, endokrinolozi izučavaju biosintezu, hemiju, magacioniranje i sekreciju hormona, faktore i mehanizme koji kontrolišu sekreciju hormona, transport i molekularne mehanizme hormonskog delovanja i na kraju patofiziologiju disfunkcije hormonskog sistema. Uporedni endokrinolozi izučavaju i upoređuju endokrini sistem različitih sistematskih kategorija invertebrata i vertebrata. Endokrine žlezde su karakteristične po tome što, za razliku od egzokrinih žlezda, nemaju izvodne kanale već proizvode svoje sinteze, hormone, izlučuju u "unutrašnju tečnu sredinu" organizma ili nervni sistem. Hormoni su organska jedinjenja koja deluju na efektorne "ciljne" ćelije najčešće udaljene od mesta sinteze, kao što su na primer hormoni endokrinih žlezda: hipofize, štitaste žlezde, gonada, kore i srži nadbubrežnih žlezda. Ima međutim hormona koji se sintetišu tkivima nežlezdanog
3 porekla i deluju lokalno, obično blizu mesta sinteze kao štp su na primer sekretin i holecistokinin. Endokrine žlezde i sva tkiva koja sintetišu hormone povezana su u funkcionalni sistem - endokrini sistem, koji kontroliše i prilagođava aktivnost i potrebe organizma i njegovih organskih sistema prema promenama spoljašnje i unutrašnje sredine. To se ostvaruje hormonima koji regulišu mnogobrojne procese u ćelijama i tkivima i ostvaruju biohemijsku integraciju organizma U značajne karakteristike hormonskog dejstva spada mogućnost da isti hormon ostvaruje različite efekte u različitim tkivima jednog istog organizma. Na primer, glukokortikoidi ostvaruju kataboličke efekte u perifernim tkivima i limfnom sistemu. a anaboličke u jetri. Pored toga ima primera da različiti hormoni mogu regulisati istu funkciju u različitim ciljnim ćelijama istog organizma: adrenalin, na primer, deluje na jetru i poprečno prugaste mišiće, dok glukagon deluje samo na jetru, a oba hormona izazivaju isti fiziološki proces, glikogenolizu. Pored toga jedan hormon može da promeni aktivnost drugog hormona pa su neke kompleksne funkcije u živim bićima često regulisane kombinovanom aktivnošću različitih hormona kao što su dijabetogeni faktori: adrenalin, glukokortikoidi, tiroksin i dr. Istorijske perspektive Uvid u istoriju nastanka i razvoja endokrinologije pruža nam mogućnost da zaključimo sledeće: 1 - endokrinologija se snažno razvila uglavnom zahvaljujući interesima medicine u nastojanju da se reše određeni poremećaji zabeleženi u medicinskoj praksi; kao osnovna nauka ona se razvija tek u novije vreme; 2 -
4 hemijskim otkrićima hormona i njihove strukture prethodio je duži period proučavanja i upoznavanja fizioloških efekata hormona; 3 - otkriće novih hormona dovodilo je vrlo često do preterivanja u tumačenju njihove uloge u organizmu; 4 - funkcionalna povezanost nervnog i endokrinog sistema i značaj njihovih interakcija je tek nedavno shvaćena; 5 - korišćenjem savremenih metoda i novih tehničkih dostignuća postignut je napredak u poznavanju unutarćelijskih mehanizama što je dovelo do nove orijentacije u endokrinologiji. U prvi plan se ističe interesovanje za delovanje hormona na ciljne, efektorne ćelije, organele i njihove membrane, kao i samu naslednu osnovu života. Prvi eksperimenti sa endokrinim žlezdama, iako nesvesno, obavljani su još u doba Aristotela koji je posmatrao kastrirane životinje i upoređivao promene u njihovom izgledu i ponašanju sa promenama kod ljudi koji su tragično izgubili testise. Ima pisanih tragova da su odstranjivanja žlezda vršena i u cilju poboljšanja nekih osobina domaćih životinja. Ipak prvi pravi eksperiment izvršio je, znatno kasnije, francuski fiziolog Bertold (1984), koji je zaključio da kastrirani petao nema razvijenu krestu, a takođe ne pokazuje ponašanje karakteristično za mužjake. Ove osobine se ponovo uspostavljaju kada se kastriranim petlovima implantiraju oba ili samo jedan testis. Bertold je zaključio da su testisi sami funkcionalni i ne zavise od nervne aktivacije. Takođe je pokazao da je testis, koji je sam implantiran veći nego kada su oba prisutna – time je udario temelje današnjem shvatanju pojma KOMPENZATORNE HIPERTROFIJE (povećana veličina jednog organa u cilju funkcionalne kompenzacije drugog, koji nedostaje). Takodje je potvrdio da organ jedne životinje (donora) može da bude transplantiran u organizam
5 druge (domaćina) gde postaje funkcionalan. Bertold je, dakle, zaključio da testisi utiču na razvijanje muških sekundarnih seksualnih karakteristika i pretpostavio da: 1. testisi aktiviraju ili modifikuju jednu ili više komponenti u krvi koji dalje deluju na pomenuti način 2. otklanjaju neke inhibitorne supstance 3. sami proizvode i ispuštaju neke materije u krv. Da je treća predpostavka tačna pokazano je mnogo godina kasnije kada je potvrđeno da ekstrakt testisa ostvaruje iste fiziološke efekte u odsustvu ovih organa. Sam proizvod – hormon testosteron je izolovan kao kristalna substanca tek 86 godina kasnije. Bayliss i Sterling (1902) su izveli prvi kritičan eksperiment u endokrinologiji (experimentum cruces) kojim su pokazali prisustvo hormona. Pokazali su da ćelije mukoze dvanaestopalačnog creva oslobađaju neku supstancu koja stimuliše pankreas na lučenje enzima, neophodnih za proces varenja. Njihov eksperiment je pokazao da je lučenje pankreasnog soka regulisano nekim humoralnim faktorom, a ne nervnom stimulacijom. Potvrda za ove tvrdnje bilo je ponavljanje fiziološkog efekta oslobađanja enzima iz pankreasa pod delovanjem ekstrakta izolovanog creva. Aktivna supstanca dobila je ime SEKRETIN. Sterling je kasnije za ove humoralne faktore predložio naziv HORMON od grčkog stimulisati (pobuditi) – mada danas znamo da postoje i inhibitorni humoralni faktori, termin je zadržan za sve supstance koje funkcionišu na ovaj način. Mering i Minkovski (1889) su pokazali da hirurško odstranjivanje pankreasa pasa izaziva simptome slične onim koji se javljaju kod humanog diabetes mellitus-a, veoma visok nivo šećera u krvi. Pankreasni hormon nazvan je INSULIN od strane Shaefera (1912).
6 Banting i Best (1922) su ustanovili da specifične ćelije pankreasa – Langerhansova ostrvca luče materiju ključnu za metabolizam ugljenih hidrata i uspeli su da izoluju ovu materiju, a zatim da je ubrizgaju psima prethodno operisanim- pankreatimisanim i time im značajno spuste nivo šećera u krvi. Sanger (1953) je ustanovio da je ovaj hormon polipeptid sa karakterističnim redosledom amino kiselina. Za ovaj rad dobio je Nobelovu nagradu. Njegova metoda omogućila je rasvetljavanje hemijske strukture mnogih peptidnih hormona. Vincent di Vigneand je prvi sintetisao hormone peptidne strukture i to su bili OKSITOCIN i VAZOPRESIN, za šta su takođe dobili Nobelovu nagradu. Interesantno je da je on takođe sintetisao analog oksitocina – VAZOTOCIN koji je tek kasnije otkriven kod velikog broja vertebrata. Još jedno važno otkriće u endokrinologiji je bilo ono koje je pokazalo da je hipofiza, do tada nazivana “gazdom” među žlezdama kontrolisana materijama poreklom iz moždanog regiona – HIPOTALAMUSA. Geoffrey Harris: “Hipofiza je kontrolisana humoralnim faktorima hipotalamusa”. Posle ovog saopštenja brojni naučnici prionuli su poslu i uključili se u trku za Nobelovu nagradu! Andrew Shally i Roger Guillemin, rade odvojeno ali dobijaju iste rezultate na dve različite eksperimentalne životinje, svinji i ovci. Obradivši više od 250000 hipofiza svinje Shally dokazuje strukturu faktora koji stimuliše oslobađanje TSH i naziva ga TRH. Isti faktor koji deluje na hipofizu ovce identifikuje i Guillemin. U nastavku svoga rada obojca izoluju i GnRH u obe životinje. Guillemin i saradnici prvi otkrivaju i jedan inhibitorni hormone, SOMATOSTATIN, koji sprečava lučenje hormona rasta iz hipofize. Za doprinos u otkrivanju, izolovanju i određivanju strukture hipotalamusnih regulatornih
7 peptida Guillemin i Shally dobijaju nobelovu nagradu 1978. U isto vreme za utvrđivanje i razvijanje metoda za merenje koncentracije peptidnih hormona u krvi Rosalin Yalow je dobila takođe Nobelovu nagradu. Još jedno važno otkriće iz oblasti delovanja hormona zaslužilo je Nobelovu nagradu. Dobio je 1971. godine Earl Sutherland za otkriće cAMP-a i adenilat ciklaze, enzima koji je odgovoran za produkciju ovog cikličnog nukleotida. Sutherland je utvrdio da kada se određeni hormoni inkubiraju sa membranama hepatocita dolazi do produkcije cAMP-a, koji je nazvan sekundarnim glasnikom u fiziološkim efektima hormona na efektorne ćelije. U novije vreme Nobelovu nagradu iz fiziologije i medicine dobili su Rita Levi- Montalcini i Stenley Cohen za otkriće EGF (epidermalni faktor rasta), peptidnog hormona koji reguliše diferencijaciju, rast mnogih epitelijalnih i drugih ćelija. Takođe važno otkriće za razvoj endokrinologije bilo je otkriće Cannon-a koji je utvrdio da određeni hemijski glasnici mogu da se oslobađaju sa krajeva nerava, kako u centralnom tako i u autonomnom nervnom sistemu, u blizini efektorne ćelije na koju deluju – “Postoji autoregulacija fizioloških procesa od strane autonomnog nervnog sistema”! Oto Laewi (1921) je nastavio ove eksperimente i pokazao da hemijske materije oslobođene sa nerava utiču na relaksaciju i kontrakciju srčanog mišića žabe. Supstancu koja se oslobađa sa n. vagusa i relaksira srčani mišić nazvao je ACETILHOLIN, a supstancu koja stimuliše kontrakcije srca NORADRENALIN. Važne nove informacije, koje se svakim danom množe u oblasti endokrine fiziologije, a u vezi su sa mehanizmom delovanja peptidnih i steroidnih hormona, mogu da budu novi kandidati za Nobelovu nagradu.
8 Organizacija i principi regulacije endokrinog sistema a) Uloga hormona u održavanju homeostaze Jedna od osnovnih funkcija endokrinog sistema je održavanje stalnosti unutrašnje sredine i adekvatno reagovanje na promene u spoljašnjoj sredini. Stabilnost unutrašnje sredine organizama, homeostaza, je uslov njihovog opstanka jer im obezbeđu- je izvestan stepen funkcionalne slobode u odnosu na spoljašnju sredinu. Fiziološki procesi (metabolizam, nadražljivost, razmnožavanje, razviće, sposob- nost prilagođavanja) se javljaju strogo organizovano vremenski i prostorno. Organizova- nost fizioloških sistema nije stanje već proces međusobno zavisnih kompatibilnih procesa razgradnje i izgradnje. Živi sistemi su “otvoreni” sistemi, u stalnoj materijalnoj, odnosno energetskoj razmeni sa spoljašnjom sredinom. Stabilnost unutrašnje sredine životinja, in- tegracija organizma i adekvatno reagovanje na promene u spoljašnjoj sredini postižu se prvenstveno regulatornom aktivnošću fizioloških sistema među kojima su najznačajniji nervni i endokrini sistem. U slučaju nervnog sistema informacije se prenose nervnim im- pulsima, pri čemu je prenos informacija brz i u znatnoj meri lokalizovan. U slučaju en- dokrinog sistema prenosioci specifičnih informacija su hormoni i taj proces je sporiji i dugotrajniji. Velike varijacije u spoljašnjoj sredini izazivaju podjednako snažne odgovore kontrolnih sistema sa krajnjim ciljem da ublaže “uznemiravanje” životinja. Neto efekat tih velikih promena u spoljašnjoj sredini je znatno ublažen u organizmu što znači da je homeostaza uspostavljena. Retko koji organizam živi u uslovima gde spoljašnji faktori ne variraju što znači da se pokretanjem fizioloških mehanizama bore da u tim uslovima odr- žavaju stabilnost unutrašnje sredine. Ukoliko se faktori sredine značajno promene i siste-
9 mi ne mogu više da održe ravnotežno funkcionalno stanje tada nastaju krupni fiziološki poremećaji praćeni nizom patoloških stanja odnosno bolesti. Claud Bernard – 1872 – Ravnoteža unutrašnje sredine organizma (miilieu interier) je uslov života Walter Cannon – 1900 – definisao pojam homeostaze (Nobelova nagrada) Evolucija fizioloških sistema koji održavaju homeostazu bila je ključni faktor za prilagođavanje životinja novim uslovima okoline. Povratna kontrola fizioloških procesa je osnova u održavanju homeostaze. Regulacija homeostaze se zasniva na principima povratne sprege: negativne i pozitivne povratne sprege. Najvažnija odlika povratne sprege u biološkom smislu je da je podsticaj za njenu aktivaciju obično promena koncentracije neke supstance, a da je reakcija obično brzina dalje promene koncentracije. Povećanje koncentracije neke supstance X dovodi do povećanja A a povećanje A dovodi do povećanja B, što dalje izaziva smanjenje A - to je negativna povratna sprega. U drugom slučaju povećanje X dovodi do povećanja A a to dalje dovodi do povećanja B i ponovno povećanje A što predstavlja pozitivnu povratnu spregu. Pozitivna povratna sprega može značajno da dejstvuje u okviru ograničenih delova sistema i da oscilatorno delovanje prenese na sistem u celini. To je posebno važno za "kaskadne" ili autolitičke pojave kao što su koagulacija krvi ili regulacija glikogenolize i sinteze glikogena. Negativna povratna sprega je osnovni put regulacije endokrinih procesa. Aktivnost endokrinog sistema je potpuno integrisana. Poremećaj do koga dolazi usled disfunkcije jedne žlezde dovodi do poremećaja funkcija drugih žlezda i remećenja ispoljavanja aktivnosti drugih hormona. Ciljne ćelije na koje hormoni deluju imaju sopstvene autoregulacione mehanizme koji funkcionišu i u odsustvu hormona ali brzina i veličina odgovora su malih vrednosti. Na primer, funkcija tireoidnih ćelija zavisi od koncentracije jodida u plazmi koji su neophodni za sintezu njenih hormona. U
10 nedostatku joda žlezda ne sintetišu hormone. Razlika je samo u intenzitetu sinteze kada na žlezdu deluje ili ne deluje tireostimulišući hormon (TSH). Primer negativne povrat- ne sprege je regulacija funkcije štitne žlezde – tireoidne žlezde. Primer za pozitivnu po- vratnu spregu su tzv. kaskadni fiziološki procesi, kao što je već pomenuti proces zgrušavanja krvi. U tom procesu učestvuje veliki broj različitih materija i svaka podstiče nastanak one druge i povratno, nastanak druge podstiče na još intenzivnije lučenje pret- hodne materije. Regulacija sekrecije hormona koja podrazumeva da fiziološki efekat koji ostvaruju pojedini hormoni utiče na njegovu dalju sintezu i sekreciju postoji između insulina i šećera u krvi, hormona paratireoidne žlezde i kalcijumovih jona u plazmi. Za ove regulatorne procese, koje nazivamo “horizontalnim”, karakteristično je odsustvo kontrole od strane hipotalamusa i hipofize. U ovom sistemu negativna povratna veza deluje kao relativno zatvorena petlja na koju utiču neki drugi nervni ili humoralni faktori koji mogu da je menjaju. Endokrinu “horizontalnu” kontrolu, oslobađanjem prekursora hormona (hormonogen) i njegove aktivacije enzimom iz drugog organa nalazimo u sistemu angiotenzinogen - angiotenzin - aldosteron. I ova kontrola je bez učešća hipotalamusa. Snažna hijerarhijska podređenost ostvarena je u slučaju hipotalamusne kontrole prednjeg režnja hipofize, a preko nje i drugih endokrinih žlezda. Radi se o složenom sistemu koji se odvija po principu negativne povratne sprege u obliku tzv. “vertikalne povratne regulacije”, regulatorni mehanizmi nisu na nivou endokrine žlezde već je mesto kontrolnog delovanja hipotalamus. Primer za jednu vrstu ovakve regulacije (“kratka”) je kontrola hormona rasta od strane adenohipofize, vazopresina od strane
11 neurohipofize i adrenalina od strane srži nadbubrežnih žlezda. Naime hormon rasta je regulisan oslobađajućim hormonom poreklom iz hipotalamusa (growth hormon releasing hormon - GHRH ili Ghrelin), vazopresin koji se izlučuje iz neurohipofize se sintetiše u samom hipotalamusus, a oslobađanje adrenalina iz srži nadbubrežnih žlezdi je takođe pod nervnom kontrolom koja potiče iz hipotalamusa. U ovom slučaju fiziološki efekti hormona su ti koji povratno zaustavljaju njihovo dalje oslobađanje posredstvom odgovarajućih hormona iz hipotalamusa i hipofize. Na primer, kada vazopresin ostvari svoj fiziološki efekat na svom efektornom tkivu, ćelijama bubrežnih tubula gde utiče na zadržavanje vode u organizmu, promena koncentracije ćelijskih tečnosti u pravcu smanjenja osmotskog pristiska - razblaženja, zaustaviće njegovo dalje oslobađanje. Na najvišem stupnju složenosti je sistem u kome centralno mesto ima prednji režanj hipofize koga kontroliše hipotalamus u okviru tzv «duge vertikalne» povratne sprege. Takva je regulacija tireoidne, adrenokortikalne i gonadne aktivnosti. Tipičan primer je regulacija tiroidne aktivnosti. Iz adenohipofize koja se nalazi u bazi lobanje pu- tem krvi do nje dospeva TSH (tireostimulišući hormon-tirotropin) koji podstiče sintezu i sekreciju hormona tiroksina (T4) i trijodtironina (T3). Na TSH stimulatorno utiče TRH (tireotropni oslobađajući hormon) poreklom iz hipotalamusa, koji do hipofize dospeva lokalnim krvotokom. On do hipofize dospeva takođe putem krvi koja cirkuliše u lokal- nom krvotoku. Kada se TSH izluči u perifernu cirkulaciju, to negativno deluje i na hipo- talamus da luči TRH i na hipofizu da luči TSH. Slična je regulacija sekrecije polnih hormona. Iz hipotalamusa se izlučuju gonadotropni oslobađajući hormoni (GrnRH) koji putem lokalnog portalnog krvotoka dospevaju do hipofize gde utiču na oslobađanje gonadotropina (FSH-folikulostimulišući hormon i LH-luteotropni hormon) koji putem
12 peroferne cirkulacije dospevaju do polnih žlezda, testisa i ovarijuma gde utiču na oslobađanje muških polnih hormona androgena i ženskih estrogena i progestina. Međutim, pored ovog primera u regulaciji aktivnosti gonada postoji i petlja pozitivne povratne sprege koja ima ulogu u usklađivanju redosleda u oslobađanju hipofiznih i polnih hormona a koja zavisi od koncentracije oslobođenih hormona. U regulaciji gonadne funkcije, krajnji proizvodi su estradiol i progesteron koji deluju i kao negativni i kao pozitivni efektori povratne sprege i usklađuju redosled sekrecije hipofiznih i hipotalamusnih faktora. Ravnoteža sistema može biti poremećena pod uticajem faktora izvan zatvorene petlje. Međutim bitni odnosi povratne sprege ostaju nepromenjeni. Hormoni i stres Promena faktora sredine, van granica normale, deluje stresogeno na živi organi- zam. Izmenjeno, poremećeno ravnotežno stanje fizioloških procesa nazivamo stresnim stanjem ili stresom. Cannon i Selye (1936), rodonačelnici teorije stresa, tvrde da je stres nespecifični odgovor organizma na izmenjene uslove sredine koji prvenstveno aktivira koru nadbubrežnih žlezda da luči glukokortikoidne hormone (kortizol) i srž nadbubrežnih žlezda da luči hormone kateholamine (adrenalin). Novija istraživanja ukazuju da odgovor organizma na stres može da bude itekako specifičan i da zavisi od vrste stresora. O stresogenim faktorima iz okoline organizam se informiše preko čula i krvotoka. Njih prepoznaju i integrišu nervni centri u mozgu i prenose ih direktno ili posle obrade u neuroendokrini centar – hipotalamus. Od njega se dalje informacije prenose na hipofizu i druge endokrine žlezde, koje svojim hormonima utiču na kardiovaskularne, metaboličke i druge fiziološke funkcije.
13 ▼Endokrini i nervni sistem imaju važnu ulogu u regulaciji ovih procesa Svet u kome živimo je daleko od idealnog i živi organizmi se konstatno suočavaju sa izazovima koje okolina pred njih postavlja. Svaki od faktora sredine ukoliko je prekomeran po jačini i dovoljno dugo traje predstavlja stresor i izaziva stresne reakcije u organizmu ili stres. Tokom evolucije stvoreni su mehanizmi kojim se organizmi štite od štetnih uslova sredine. Takva zaštita zahteva mnoge promene u različitim fiziološkim sistemima u organizmu, a hormoni koordinišu funkcionisanje ovih veoma brojnih i raznovrsnih reakcija. Kada opasnost za organizam prođe smanjenje nivoa hormona signalizira da je »sve u redu« i organizam reaktivira druge fiziološke procese kao što su ishrana, reparacija istrošenih tkiva, reprodukcija. Ali ako se kriza za organizam produžava, ili smo ubeđeni da kriza nije prošla, hormoni nastavljaju da stimulišu »očajničke« mere, neophodne za stvarnu krizu, i neminovno nastaju različiti poremećaji i bolesti (čir na želucu, pad imuniteta, infarkt miokarda, povećan nivo šećera u krvi itd). Svaki od faktora sredine ukoliko je prekomeran po jačini i dovoljno dugo traje predstavlja stresor i izaziva stresne reakcije u organizmu ili stres. Naše telo je fiziološki tako organizovano da može da odgovori na ove izazove stalno težeći ravnotežnom stanju – homeostazi. Zadivljujuće ali i zbunjujuće deluje činjenica da organizam reaguje na veoma različite stresore istim utvrđenim reakcijama, kao što je, na primer, lučenje hormona, glukokortikoida-kortizola i adrenalina. I zebra, koju juri lav, i sam lav su u istom,
14 fiziološki posmatrano, stresnom stanju. Strah i eventualna povreda su stresori za zebru, a glad i napad, stresori za lava. Iako različiti, ovi stresori izazivaju isti efekat, izbacuju su iz ravnotežnog stanja-homeostaze i zebru i lava , i jedna i druga životinja moraju ponovo da uspostave fiziološku ravnotežu. Za to im je neophodna energija. Za vraćanje u stanje ravnoteže organizmu je potrebna energija i kiseonik. Energiju u stresu obezbeđuju hormoni – glukokortikoidi i adrenalin. Oni mobilišu energetske rezerve pretvaraju ih u lako dostupne oblike, one koje u svakom trenutku mogu da se iskoriste. Takav je šećer koji se krvotokom brzo prenosi u mišiće i druga tkiva gde se obilato koristi. Pored šećera u stresu je za obavljanje biohemijskih procesa neophodan i kiseonik (zato se u stresu ubrzano diše da bi se unelo više kiseonika). I kiseonik se krvotokom doprema do svih tkiva kojima je potreban. Izlučeni adrenalin omogućava ubrzanu cirkulaciju krvi tako što intenzivira rad srca, a ubrzava i proces disanja. Da bi se organizam u stresu rasteretio drugi, energetski skupi a u tom trenutku nepotrebni fiziološki procesi, se zaustavljaju. Uzimanje hrane, reprodukcija, rast, obnavljanje tkiva nemaju prioritet u stresu, tada se organizam bori za život. (Kada očekujete da vaš grad zahvati uragan, onda ne farbate kuhinju ili ne presađujete lale u bašti). Odbrambeni, (imunski) sistem organizma je takođe suprimiran. Setimo se primera zebre, u normalnim okolnostima posle povrede noge, došlo bi do niza fizioloških procesa, kao što je širenje krvnih sudova, dopremanje krvi u povređeni deo i sa njom odbrambenih elemenata kao što su bela krvna zrnca, došlo bi do zapaljivih procesa (upale), noga bi otekla, bila bi bolna i to bi opominjalo životinju da miruje, odmara se i tako pomogne iscelenju rane. Ali u trenutku dok joj preti smrtna opasnost od lava, zebra nema vremena za ovakav luksuz i ceo sistem je suprimiran, zaustavljen. I kod ljudi je pokazan fenomen
15 “stresom izazvane analgezije-bezbolnosti”, vojnik u borbi ne oseća bol od rane dok opasnost traje. Znači, kada je organizam izložen fizičkom stresu, zahvaljujući nervnom i endokrinom sistemu, aktiviraju se fiziološki procesi koji mobilišu energiju iz rezervi, šalju ih u delove tela kojima je potrebna, zaustavljaju nepotrebne procese, umanjuju bol i zapaljenja, sve ono što pomaže organizmu da preživi stresne uslove i vrati se u ravnotežu. Sistem izgleda idealan. Međutim, odmah je bilo jasno i rodonačelniku teorije stresa, Hans Selye-u da sistem nije savršen. Njegove eksperimentalne životinje izlagane stresu, dobile su čir, oslabio im je odbrambeni sistem. Ovakav način reagovanja na ekstremne uslove sredine, izgrađen tokom evolucije, je stimulatoran i idealan za organizam kada se on bori sa stresorima sa kojima se povremeno i kratko suočava. A šta se dešava onda kada se organizam, naročito čovek, sreće sa velikim brojem različitih stresora, koji dugo traju i ponavljaju se (hronični stresori), koji nisu samo fizičke prirode nego mnogo češće psihološkog-sociološkog porekla, a svi izazivaju pomenute odgovore organizma. Sa ponavljanjem i produženim delovanjem stresora, odgovor organizma može da bude isto tako štetan kao i sam stresor. Tada fiziološki sistemi ne mogu da vrate organizam u ravnotežu i nastaju razni poremećaji koji se manifestuju u vidu bolesti. Šećer, za koji smo videli da je nephodan u stresu, a koji nastaje zahvaljujući delovanju različitih hormona (glukokortikoida, adrenalina, glukagona) ostaje stalno povišen u krvi, što ima negativne efekte. Izlučivanje insulina, hormona koji smanjuje količinu šećera u krvi se u stresu zaustavlja. Povećanje zapremine krvi i sužavanje krvnih sudova, nastali u stresu pod uticajem kateholamina,
16 izaziva visok pritisak, koji oštećuje srčani mišić, slabi zidove krvnih sudova, na njima se nagomilavaju masne naslage, što sve povećava rizik za infarkt. (Potvrđeno je da osećanja nestrpljenja, stalnog nadmetanja, mržnje i neprijateljstva predstavljaju snažan hroničan stres sa visokim rizikom za oboljenja krvnih sudova i srca). U organima za varenje stres izaziva pojavu čira, zato što brojni mehanizmi kao što je snabdevanje ovih organa krvlju, stvaranje zaštitnog, sluzavog omotača na zidu želuca i duodenuma se smanjuju i oni postaju osetljivi na kiselinu koja ih nagriza. Danas se zna da je uzročnik nastanka čira bakterija (Helicobacter pylory), koja enzimima oštećuje ćelije zadužene za stvaranje sluzavog omotača, a u uslovima oslabljene odbrambene moći organizma ubrzano se i razmnožava. Stresori mogu na različite načine da umanje reproduktivnu moć, ili izazovu trenutnu sterilnost, ali ipak retko ostavljaju trajne posledice. Stresno stanje smanjuje procese obnavljanja postojećih tkiva u organizmu. Glukokortikoidi, koji se izlučuju u stresu u smanjuju ugrađivanje kalcijuma kosti i tako one postaju osetljive na prelome. Najzad, hormoni koji se izlučuju kao odgovor organizma na stres mogu na različite načine da utiču na mozak, odnosno na učenje, pamćenje, podložnost depresivnim stanjima, agresivnom ponašanju itd. Od funkcionalnog stanja, odnosno sposobnosti sistema hipotalamus-hipofiza-nad- bubrežne žlezde da odgovori na signale iz okoline, zavisi odgovor čitavog organizma. In- formacije o pojedinim stresorima (na primer, hipoksija - smanjena koncentracija kiseoni- ka; hemijske substance koje se udišu) koji su označeni kao “sistemski” i predstavljaju ne- posrednu opasnost za fiziološke sisteme (respiratorni, kardiovaskularni ili imunološki), šalju se direktno u hipotalamus a odatle u hipofizu i nadbubrežne žlezde. Drugi signali
17 psihološko-sociološke prirode predthodno prolaze obradu u posebnim delovima mozga – limbičkom sistemu, pa se potom prenose na hipotalamus i hipofizu. UNUTRAŠNJA STABILNOST ORGANIZMA JE VAŽAN ČINILAC OPSTANKA ŽIVOTINJA A RAZLIČITI FIZIOLOŠKI PROCESI TO OMOGUĆAVAJU PRIRODNA SELEKCIJA JE DOVELA DO RAZVOJA FIZIOLOŠKIH ADAPTA- CIJA KOJE SU NASTALE I NASTAJU KAO ODGOVOR ORGANIZMA NA STALNE IZAZOVE OKOLINE. Osnovni problemi sa kojima se svaka životinja susreće je šta valja učiniti ili ne u datoj situaciji koju određuje životna sredina, ili KAKO SE PONAŠA ŽIVOTINJA. Šta reguliše i određuje specifično ponašanje životinja. Nervni i humoralni sistem su ključni faktori u regulaciji ovog fiziološkog fenomena. Hormoni i ponašanje Etolozi su naučnici koji izučavaju ponašanje životinja u njihovom prirodnom okruže- nju. Konrad Lorenc i Niko Timbergen su ustanovili da je repertoar ponašanja životinja izgleda konstruisan od elementarnih motornih i senzornih “jedinica”. Motorne jedinice ponašanja su označili kao fiksne, utvrđene načine ponašanja (Sl. 20), a odgovarajuće sen- zorne jedinice ključnim stimulusima ili “znacima”. Utvrđeni fiksni načini ponašanja ima- ju šest karakteristika: 1. predstavljaju kompleksne motorne radnje, a ne jednostavne re- flekse; 2. aktiviraju se delovanjem specifičnih ključnih stimulusa a ne opštim; 3. inicira ih ključni stimulus ali ako je jedanput inicirana ne prestaje sa prestankom dejstva stimulusa; 4. reakcije na stimulus koji inicira utvrđene načine ponašanja zavise od fiziološkog stanja životinje. Na primer, odmah posle kopulacije neke životinje ona ne može istim stimulu- som biti potdstaknuta na novu kopulaciju, osim ako stimulus nije izuzetno jak; 5. na isti
18 stimulus sve jedinke iste vrste, starosti i pola reagovaće na skoro identičan način; 6. ovi načini ponašanja su tipični i kod životinja koje su prvi put izložene nekom stimulusu. UTVRĐENI NAČINI PONAŠANJA SE NASLEĐUJU, GENETSKI PRENOSE Međutim, postoje dokazi da oni mogu biti modifikovani iskustvom životinje. Što je neka životinja na višem stupnju razvoja, nagoni, genetski determinisani, “zapamće- ni” i kontrolisani brojnim fiziološkim i molekulskim mehanizmima mogu da se modifiku- ju novim iskustvima. Na primer, kokoška koja je tri puta za redom polagana na pačja jaja, prvi put je bila iznenađena kada su pačići pošli u vodu, drugi i treći put se sasvim navikla. Čak je, kada je četvrti put izlegla svoja jaja, uporno nastojala da piliće natera u vodu. Susrećući se sa zahtevima koje je životna sredina postavljala pred organizme tokom evolucije oni su razvili mnogobrojna i raznovrsna fiziološka rešenja, sa ciljem da se što bolje prilagode tim uslovima, održe u životu i nastave postojanje vrste kroz ostavljanje potomstva. Ali životna okolina ne prestaje da se menja i jedinke moraju ne samo evolutivno posmatrano nego i trenutno da svoje fiziološke procese prilagode promenama životne sredine. Stimulusi iz okoline “uznemiravaju” fiziološku homeostazu tako što delujući na jedan deo sistema, uslovljavaju prenošenje informacija o tim promena u sve delove sistema, što izaziva adekvatne odgovore, kompromise, prilagođavanja. Ponekad kada su stimulusi jaki (stresori) odnos između dva ili više fizioloških sistema može da bude poremećen, i organizam ovakvo stanje može da podnosi samo određeno vreme. U početku pokušava da posledice nadoknadi aktiviranjem nekih drugih fizioloških sistema, ali ovakva rešenja mogu da traju ograničeno vreme, posle toga nastaju trajni poremećaji i na kraju smrt. Na primer, ako u životnoj okolini dođe do smanjenja kiseonika, vode, hrane, toplote, životinja će moći da toleriše nove
19 nepovoljne uslove samo određeno vreme, a vreme tolerancije se razlikuje za svaki od pomenutih faktora. Životinje duže mogu da izdrže bez hrane i vode nego bez kiseonika ili toplote. Stepen tolerancije na promene faktora u okolini razlikuje se i od vrste do vrste. Na primer čovek može da preživi bez kiseonika svega nekoliko minuta, kornjača više sati, a neki mikroorganizmi znatno duže. Veoma je važno, u izučavanjima odnosa organizama prema životnoj sredini posmatrati interakcije između različitih fizioloških sistema u odgovoru na te promene, a ne samo izolovanu reakciju pojedinog sistema na određeni faktor. Treba uvek nastojati da se posmatra organizam kao celina. Ovakav integrativni pristup neophodan je kako tokom izučavanja funkcionisanja fizioloških sistema tako i u ekološkoj fiziologiji i u evoluciji. Različiti uslovi sredine zahtevaju različitu fiziološku strategiju u različito vreme. Osnovno pitanje je kako se organizam informiše o uslovima koji vladaju u okolini i kako se oni dalje prenose do različitih fizioloških sistema od kojih se zahteva da adekvatno reaguju. Kako se vrši transdukcija signala? Uloga neuroendokrinog sistema od presudnog je značaja za prenošenje, trandukciju ovih signala iz okoline do različitih delova fizioloških sistema u organizmu. Neuroendokrinologija je nauka koja proučava interakcije između nervnog i endokrinog sistema. Ova dva sistema su međusobno povezana na nivou hipotalamusa. Njihova interakcija obezbeđuje efikasno funkcionisanje homeostatskih regulacionih sistema jedinke i održavanje vrste. Pažnju privlače dva aspekta: jedan se odnosi na ulogu nervnog sistema u kontroli endokrinih funkcija, a drugi na delovanje hormona na centralni nervni sistem.
20 U toku embrionalnog razvoja prisustvo Y hromozoma transformiše polno neodređene gonade u testise, a ukoliko ovaj hromozom nije prisutan razviće se ovarijumi. Ostale polne karaktersitike zavise od intenziteta sinteze i količine sekrecije muških, odnosno ženskih hormona. Polni steroidi mogu da deluju na mozak, kako tokom njegovog razvoja, utičući na organizaciju i razvoj mozga, tako i kasnije modulišući funkcionisanje već razvijenog mozga što se manifestuje karakterističnim ponašanjem životinja. Međutim, pored unutrašnjih faktora, hormona i nervnog sistema koji utiču na ponašanje i spoljašnji stimulusi su od velikog značaja. Mužjaci prugaste zebe koje žive u pustinjama Australije poseduju visoku koncentraciju testosterona, a ženke održavaju estrusni ciklus preko cele godine. U tim krajevima kiša padne jednom u dve do tri godine i ona samo tada inicira reprodukciju. U toku 10 minuta dolazi do parenja, za 4 časa ptice naprave gnezda, jaja polože u toku nedelju dana. Iz ovog primera je jasno da, iako su neophodni za proces parenja polni hormoni nisu dovoljni, potreban je spoljašnji stimulus. S druge strane sposobnost spoljašnjih faktora (kiša) da aktivira seksualno ponašanje zavisi od prisustva polnih hormona. Ne zna se tačan mehanizam ove veze, posebno kada se zna da je u eksperimentima sa ovim životinjama voda bila uvek prisutna i one su mogle da je koriste. Socijalni stimulusi su takođe važni – kod monogamih ptica u kojima mužjak pomaže ženki da hrani mladunce, visok nivo testosterona je prisutan u krvi samo kratko, a kod vrsta kod kojih se mužjak pario sa više ženki i koji ne pomaže pri ishrani potomstva, visok nivo testosterona i ispoljavanje agresivnog ponašanja se ispoljava tokom cele sezone parenja. Hormoni takođe imaju važnu ulogu u specifičnom ponašanju, koje mnogi smatraju kritičnim za uspešnu reprodukciju, udvaranju. U toku ovog procesa
21 predstavnik jednog pola proizvodi seriju signala - stimulusa koji podstiču jedinku suprotnog pola na parenje. Kod mnogih vrsta udvaranje je inicirano ponašanjem mužjaka. Interesantno je objašnjenje Trivers-a koji smatra da je razlog zašto se uvek mužjaci bore za naklonost ženke, a ona je u poziciji da bira taj što ženke u procesu stvaranja jajeta troše mnogo više energije (ženke, pored polnih ćelija, stvaraju žuto telo koje rani embrion održava u životu), nego što je potrebno za stvaranje spermatozoida. Karakterističan oblik ponašanja za mnoge vrste je proizvodnja specifičnog zvuka, koje proizvode insekti, žabe, pesme kod ptica, koje nastaju zajedničkom funkcijom pojedinih delova u mozgu i prisustva polnih hormona u cirkulaciji. Testikularni steroidi, svojim delovanjem u ranim fazama razvića (za vreme prva tri meseca trudnoće u ljudi), izazivaju potenciranje maskulinizirajućih efekata u adultnom dobu. Posle tog perioda androgeni postaju značajno manje funkcionalni u odnosu na razvoj muških sekundarnih seksualnih karakteristika. Ako se eksperimentalne životinje u ranom razvoju tretiraju androgenima hormonima one pokazuju izraženije muške polne karakteristike u odraslom dobu, a ako se inhibira efekat androgena u mladosti one u odraslom dobu pokazuju feminizirano ponašanje. Ovaj fenomen nije u potpunosti objašnjen ali određene hipoteze pretpostavljaju da je i nervni sistem osetljiv na maskulinizirajuće efekte steroida samo u kratkom periodu embrionalnog razvoja. Interesantno je da slične efekte maskulinizacije izaziva i tretman estrogenima, ženskim polnim hormonima, primenjen u isto vreme i na isti način. Objašnjenje za to leži u činjenici da su testosteron i estrogen vrlo slične hemijske strukture i da se testosteron vrlo lako transformiše u estrogene aromatizacijom (zamena hidroksilne grupe sa dvogubo vezanim kiseonikom i gubitak vodonikovog atoma i metil grupe) koju katalizuje enzim
22 aromataza. U novije vreme je pokazano da hipotalamus i odraslih i novorođenih pacova sadrži ovaj enzim. Obrnuta reakcija pretvaranja estrogena u testosteron je energetski vrlo skupa te s toga retka i fiziološki bez značaja. Pretvarajući se u estrogene testosteron potencira svoje fiziološke efekte koristeći, pored svojih, i receptore za estrogene u hipotalamusu za prenos signala u ćeliju. Ova hipoteza sugeriše da maskulinizirajuće efekte na mozak izazivaju ustvari aromatizovani estrogeni. Šta onda sprečava da estrogeni, poreklom od majke (koji mogu da prođu kroz placentu u plod) izazovu maskulinizirajuće efekte na mozgu ženskog potomstva. Pretpostavlja se da je to protein α-fetoprotein (AFP). Sa biološkog stanovišta, iz evolucione perspektive agresivno ponašanje životinja predstavlja način kompeticije u odnosu na ograničene uslove sredine (hranu, prostor, jedinku suprotnog pola) i omogućavanje uspešne reprodukcije, ostavljanja potomstva i nastavak vrste. Ovakva definicija logično uključuje i manifestaciju agresivnog ponašanja u smislu odbrane ovih resursa. Kod primata agresivno ponašanje najčešće je instrument za ispoljavanja dominacije unutar grupe. Međutim, vrlo često su odnosi unutar životinjskih grupa tako regulisani da dominantna jedinka ne mora da ispoljava agresivnost u tom pravcu jer potčinjeno ponašanje ostalih jedinki potencira taj odnos. Ove relacije su upravo značajne za endokrinologiju ponašanja jer su dominantno i potčinjeno ponašanje izgleda regulisani funkcijom endokrinog sistema. Jedna od hipoteza o uticaju hormona na ponašanje uopšte, kao što smo ranije videli, pretpostavlja da izlaganje jedinki određenim hormonima u ranoj fazi razvoja utiče na organizacioni razvoj mozga tako da će se određeno ponašanje manifestovati i kod adulta. Ako se ova hipoteza primeni na agresivno ponašanje (a pojedini autori to i čine) to
23 znači da će izlaganje životinja hormonima, koji utiču na agresivno ponašanje u ranom razvoju rezultirati ispoljavanjem agresivnog ponašanja u odraslom dobu. Većina naučnika smatra da hormoni utiču na agresivno ponašanje time što modifikuju osetljivost centara u mozgu, koji učestvuju u transmisiji signala za ispoljavanje agresivnog ponašanja. Hormoni su u stanju da oblikuju agresivno ponašanje na brojne načine: putem sekrecije feromona, povećavanjem pojedinih delova tela, promenama u senzornim i perceptivnim osećajima itd. Ovo potvrđuje da su i testosteron i ranija zapamćena iskustva značajna za nova ispoljavanja agresivnog ponašanja. Izgleda da androgeni hormoni utiču na nervni sistem u organizacionom pogledu, pripremajući ga za agresivno ponašanje u budućnosti. Polni hormoni predstavljaju samo jedan od mnogobrojnih faktora odgovornih za regulaciju pojave agresivnog ponašanja. Ovo se naročito odnosi na čoveka. Statistički podaci govore o mnogo većoj proporcionalnoj zastupljenosti osoba koje su počinile agresivne zločine sa posedovanjem XYY hromozoma nego što se očekivalo. Ove osobe brže sintetišu i imaju značajno viši nivo testosterona u krvi od normalnih osoba iste starosti. Međutim ove osobe su često i retardirane pa zbog toga istitucionalizovane i pokazuju opšte antisocijalno ponašanje. Kod normalnih odraslih osoba nije nađena jasna korelacija između nivoa testosterona u plazmi i agresivnog ponašanja mada primeri korelacije ispoljavanja ovakvog ponašanja srednjoškolaca i visokog nivoa androgena postoje. Ove korelacije ne dokazuju da je testosteron uzrok ovakvog ponašanja, verovatnije je da on povećava motivaciju za agresivno ponašanje u slučajevima kada su osobe predisponirane za ovakvo ponašanje usled delovanja različitih socijalnih faktora.
24 Još jedna grupa hormona - kateholamini, koji se sintetišu u srži nadbubrežnih žlezda i na krajevima simpatičkih nerava, ima značajnu ulogu u agresivnom ponašanju. Oni pripremaju individuu za borbu, javlja se nesposobnost logičkog rasuđivanja, suženje svesti, smanjenje osećaja za bol itd. Pokazano je takođe da postoji bifazičnost delovanja kateholamina u mozgu – blaga aktivacija stimuliše agresivno ponašanje, a snažna smanjuje borbenu reakciju, što omogućava da se potenciraju ili ublaže reakcije i izbegne konflikt, u zavisnosti od snage socijalnog izazova. Enzim monoamino oksidaza (MAO), koji razgradjuje kateholamine i tako ih uklanja iz organizma, indirektno može da utiče na agresivno ponašanje. U retkim slučajevima kada dodje do poremećaja koji izazivaju smanjenje ili potpuni izostanak sinteze ovog enzima, agresivno ponašanja može da se potencira i produži.
25 Podela hormona prema hemijskoj strukturi Hormoni mogu da se grupišu (kategorizuju) na nekoliko načina. Po mestu nastanka: hormoni štitne žlezde; hormoni hipofize – prednjeg i zadnjeg dela; hormoni ovarijuma, hormoni kore nadbubrežnih žlezdi itd. Po funkciji koju obavljaju: hormoni koji regulišu homeostazu kalcijuma i fosfata u organizmu: parathormon (poreklom iz paratiroidne žlezde), kalcitonin (poreklom iz tiroidne žlezde), derivati vitamina D; hormoni koji regulišu rad polnih žlezda i kontrolišu proces reprodukcije: androgeni (poreklom iz testisa), estrogeni (poreklom iz ovarijuma), itd. Najčešća podela hormona u literaturi izvršena je po hemijskoj strukturi. Po hemijskoj građi razlikujemo veliki broj primera među hormonima, od jednostavno izmenjenih aminokiselina (adrenalin) derivata holesterola (estrogeni, kortizol) do proteina (glukagon, insulin, hormon rasta). Među hormonima podeljenih na ovaj način razlikujemo nekoliko kategorija: (a) proteini i polipetidi, (b) steroidi, (c) amini i derivati aminokiselina, (d) eikozanoidi – derivati masnih kiselina (prostaglandini) i (e) feromoni. a) Proteini i polipeptidi U ovu grupu spadaju svi hormoni hipofize, aktivni humoralni faktori hipotalamusa koji kontrolišu funkciju adenohipofize, hormoni pankreasa, neki tkivni hormoni i nekoliko aktivnih faktora koji se sintetišu u nervnom tkivu beskičmenjaka. Danas je molekulska struktura, kao i redosled aminokiselina u ovim hormonima uglavnom poznata. S obzirom na veličinu svojih molekula i činjenicu da se ne rastvaraju u lipidima, ovi hormoni ne mogu da uđu u svoju efektornu ćeliju već se
26 vezuju za odgovarajuće receptore na površini plazma membrane gde iniciraju fiziološki odgovor koji se dalje prenosi u ćeliju preko sistema sekundarnih glasnika. Ćelijska struktura različitih tkiva, koji sintetišu polipeptidne hormone je vrlo slična, što je u vezi sa samom hormonskom sintezom, magacioniranjem i oslobađanjem hormona. Polipeptidni hormoni se sintetišu na granuliranom endoplazmatičnom retikulumu, na istom mestu gde nastaju i drugi proteini čija je namena izbacivanje iz ćelije. Iz ribozoma se nakon sinteze odvajaju i ubacuju u cisternu endoplazmatičkog retikuluma. Nasuprot njima proteini koji se sintetišu u ćeliji i tu ostaju nastaju na slobodnim ribozomima. Polipeptidni molekul koji se ubacuje u cisternu endoplazmatičnog retikuluma ima višak aminokiselina i naziva se PREPROHORMON. Njegov poluživot je vrlo kratak jer ga u lumenu endoplazmatičnog retikuluma brzo razlažu enzimi slični tripsinu. Dalja dorada, izmena i dopuna hormona odvija se neposredno pre njegove sekrecije. Na primer pre sekrecije hormona koji su po svojoj hemijskoj strukturi glukoproteini (TSH, LH, FSH) dodaju im se šećeri. Drugim hormonima se pre izlučivanja odvajaju signalni proteini, međutim ako kod nekih i posle tog procesa ostane višak aminokiselina onda takvi hormoni i nakon sekrecije još nisu aktivni i nazivaju se PROHORMONI. Na primer prohormon za insulin je tzv. proinsulin sa jednim proteinskim lancem, koji ima mogućnost savijanja, približavanja dva kraja, tako da se disulfidna veza unutar lanca može neometano formirati. Na kraju procesa srednja sekvenca proinsulina, tzv. vezujući (C) peptid se ukloni i ostaju dva lanca aktivnog insulina. U nekim slučajevima prohormon može da bude prekrusor za veći broj peptidnih hormon. Primer za to je PRO-OPIOMELANOKORTIN koji se u različitim
27 delovima hipofize i mozga cepa na različite peptide (ACTH, MSH, beta-endorfin). Hormoni se u ćeliji magacioniraju u specifičnim granulama ili vezikulama. Naime posle izbacivanja u lumen endoplazmatičnog retikuluma, hormoni se putem unutarćelijskih mikrotubula transportuju u Goldži kompleks gde se nalaze ove granule. Pomenute promene na hormonskim molekulima (glikozilacija, pretvaranje prohormona u hormon) dešavaju se u toku ovog transporta. U nekim slučajevima zajedno sa hormonom u granulama se čuvaju i ATP, kalcijumovi joni itd. Razlog za čuvanje hormona u granulama ili vezikulama je taj što se oni, po potrebi, iz njih brzo oslobode, dok je za ceo put sinteze potrebno znatno duže vreme. b) Steroidni hormoni Za razliku od polipeptida steroidni hormoni se ne magacioniraju u ćelijama gde se sintetišu već se brzo nakon sinteze vrši njihova sekrecija. Sinteza ovih hormona započinje holesterolom i odvija se u različitim delovima ćelije, citoplazmi, glatkom endoplazmatičnom retikulumu i mitohondrijama. Ćelije koje izlučuju steroide odlikuju se velikim brojem ovih organela kao i lipidnih granula koje sadrže pomenuti prekursor holesterol. Steroidni hormoni nastaju iz acetata i holesterola. Hormoni kore nadbubrežnih žlezda su derivati holesterola, koji kao i žučne kiseline, vitamin D, ovarijalni i testikularni steroidi sadrže ciklopentanoperhidrofenantrensko jezgro. Adrenokortikalni steroidi javljaju se u dva strukturalna tipa, jedan od njih ima bočni lanac od dva ugljenikova atoma na poziciji 17, prstena D i sadrži 21 ugljenikov atom ("C - 21 steroidi"), dok drugi strukturalni tip ima keto ili hidroksilnu grupu na poziciji 17 i sadrži 19 ugljenikovih atoma ("C - 19 steroidi"). Većina "C-19" steroida ima keto grupu na položaju 17, zbog čega se nazivaju
28 C-17 ketosteroidi. Grupa C-21 steroida koji imaju hidroksilnu grupu na poziciji 17 uz dodatak bočnog lanca nazivaju se i 17-hidroksikortikosteroidi. "C-19" steroidi imaju androgenu aktivnost, dok "C-21" steroidi imaju i glukokortikoidnu i mineralokortikoidnu aktivnost. Ipak, među hormonima iz ove dve grupe jedni imaju dominantnu glukokortikoidnu, a drugi mineralokortikoidnu aktivnost. c) Amini i derivati aminokiselina Aminokiselina tirozin ima u organizmu različite puteve promena: 1- dekarboksilacijom tirozin prelazi u tiramin, jedinjenje koje samo pokazuje biološku aktivnost kod nekih beskičmenjaka (dovodi do vazokonstrikcije krvnih sudova što za posledicu ima hipertenziju); 2-oksidacijom uz učešće enzima tirozinaze, tirozin prelazi u dihidroksifenilalanin (DOPA) i dalje pod uticajem enzima DOPA-dekarboksilaze u dopamin. Dopamin prelazi uz delovanje dopamin-beta-hidroksilaze (DBH) u noradrenalin, a iz njega nastaje adrenalin uz delovanje feniletanolamin-N-metil transferaze (PNMT). Ova grupa hormona (dopamin, noradrenalin i adrenalin) nastaje u ćelijama srži nadbubrežnih žlezda, a izlučuje se i u vidu neurotransmitera na krajevima simpatičkih nerava. Osim toga tirozin može preko niza međuproizvoda da gradi mrke pigmente koji predstavljaju sadržaj melaninskog kompleksa. Tirozin je polazni materijal i za sintezu tireoidnih hormona, tiroksina i trijodtironina koji nastaju njegovom jodinacijom. Proces ugrađivanja joda odvija se na molekulima tirozina u sastavu polipeptidnih lanaca proteina tireoglobulina, a ne na slobodnim aminokiselinama. U toku ovoga procesa dolazi do formiranja dijodtirozina ili monojodtirozina koji se dalje međusobno kupluju. Dva molekula dijodtirozina grade hormon tiroksin, a molekul monojodtirozina sa molekulom
29 dijodtirozina hormon trijodtironin. Sintetisani hormoni do signala za sekreciju ostaju vezani za tireoglobulin u folikulu tireocita. d) Eikozanoidi – derivati masnih kiselina (prostaglandini) Ova grupa hemijskih glasnika je otkrivena relativno skoro i pošto je prvo otkrivena u semenoj tečnosti dobila je ime prostaglandini (prostata). Prostaglandini su derivati masnih kiselina i to konkretno arahidonske kiseline. Srodni hemijski glasnici slične hemijske strukture, koji se s toga svrstavaju i istu kategoriju su : prostaciklini, leukotrieni, tromboksani. Sve ove materije imaju važnu ulogu u regulaciji mnogih fizioloških procesa posredovanih hormonima, tako što učestvuju u transdukciji hormonskih signala. e) Feromoni Feromoni predstavljaju aktivne materije - hormone koji nastaju u organizmu a izlučuju se sa površine jedne jedinke u okolnu sredinu, preko koje deluju na drugu jedinku. Postoji veliki broj identifikovanih feromona koji iniciraju širok spektar fizioloških odgovora. Među insektima feromoni služe za identifikaciju jedinki iste kolonije. Osim toga, kod mnogih vrsta imaju važnu ulogu u reprodukciji, budući da u periodu parenja, ženke luče feromone (bombikol kod svilene bube) i time privlače mužjake. Nije redak slučaj da «pravi» hormoni ili njihovi metaboliti koji se izluče u okolinu preuzmu ulogu feromona. Ženka zlatne ribice, u toku ovulacije, ispušta u vodu estrogene i njegove metabolite, a ovi produkti stimulišu mužjake da budu seksualno aktivniji. Hemijska transmisija hormona a) Specifičnost delovanja i interakcije sa ciljnim tkivom Osnovni princip po kome funkcioniše najveći broj hormona je tzv. endokrini, koji podrazumeva izlučivanje aktivnih materija-hormona iz ćelija u kojima se sintetišu
30 direktno u cirkulaciju (krv). Putem krvi hormoni dospevaju do svojih ciljnih tkiva- organa, često veoma udaljenih od mesta sinteze, gde ostvaruju svoj efekat. Neki hormoni ostvaruju svoje dejstvo isključivo na jedan efektorni organ (na pr. tireostimulišući hormon iz hipotalamusa-TSH, deluje samo na tireocite, ćelije tiroidne žlezde), a neki (insulin i tiroidni hormoni) na više tkiva (jetra, mozak, koža). Specifičnost hormonskog delovanja u pojedinim tkivima određena je prisustvom specifičnih receptora u ćelijskoj membrani ili u citoplazmi. Dalji fiziološki odgovor ćelije zavisi od njene genetske programiranosti, koja je aktivirana delovanjem određenog hormona. Zahvaljujući tome isti hormon može da ima različito dejstvo na različita tkiva. Glukokortikoidni hormoni imaju anabolički efekat na proteine jetre a katabolički u drugim tkivima. Opšti mehanizam delovanja hormona je percepcija stimu- lusa koji on nosi od strane specifičnih receptora koji se nalaze na ili unutar ciljne ćelije. Dalji proces uključuje prenošenje informacija na unutarćelijska kaskadna događanja. Pod ovim procesom podrazumevamo i sumiranje različitih stimulusa koji u isto vreme stižu ćeliji, kao i pojačavanje inicijalnog stimulusa. Kao rezultat svih ovih događanja dobijamo finalni fiziološki odgovor ćelije. Unutarćelijsko prenošenje i pojačavanje hormonskih stimulusa je specifično i uglavnom uključuje aktiviranje cAMP-a i kalcijumovih jona, kao sekundarnih glasnika. Tome u većini slučajeva sledi de novo sinteza RNK i proteina. Dalji fiziološki procesi nisu specifični za hormone već uglavnom slede opšte tokove aktivacije ćelije, zabeležene u kontroli drugih bioloških procesa, kao što su na primer kontrakcija mišića izazvana električnom stimulacijom, razvitak oplođenog jajeta itd.
31 b) Sekrecija hormona Hemijska transmisija hormona, odnosno način na koji mogu da dopru do svojih efektornih tkiva je različit i može da se odvija po autokrinom, parakrinom, endokrinom, intrakrinom principu a, kao što smo videli, hormoni mogu da se izlučuju i u spoljašnju sredinu gde ostvaruju odgovarajuće fiziološke efekte, što je okarakterisano kao egzokrini način sekrecije. Osnovni princip po kome funkcioniše najveći broj hormona je endokrini koji podrazumeva izlučivanje hormona u perifernu cirkulaciju putem koje dospevaju do svojih ciljnih organa, najčešće udaljenih od mesta sinteze hormona, gde ostvaruju fiziološke efekte. Na ovaj način funkcionišu hormoni hipofize, tiroidni hormoni, hormoni pankreasa, nadbubrežnih žlezda itd. Osim toga, hormoni mogu da se sintetišu u jednoj ćeliji, da se izluče iz nje u ekstraćelijski prostor i vežu za odgovarajući receptor na istoj ćeliji što predstavlja autokrini princip delovanja. Primer za autokrinu sekreciju je noradrenalin koji kada se izluči na krajevima simpatičkih nerava osim delovanja na susednu ćeliju (parakrino dejstvo) deluje i na istu ćeliju iz koje se izlučuje inhibirajući svoje dalje oslobađanje (preko α2 receptora). Pored noradrenalina na ovaj način deluju i prostaglandini i njima srodne materije, prostaciklini, tromboksani itd. Hormoni koji deluju po parakrinom principu se izlučuju iz ćelija u kojima su sintetisani u međućelijski prostor i vezuju za receptore na susednim ćelijama. Pored gore navedenog primera delovanja noradrenalina koji se nakon izlučivanja sa noradrenergičkih nervnih završetaka vezuje za receptore na ćelijama koju inervišu i u kojoj ostvaruju fiziološke efekte, primer za parakrino dejstvo je i delovanje histamina na proces
32 vazodilatacije krvnih sudova u području koje je zahvaćeno inflamatornim procesima. Histamin se luči iz okolnih ćelija područja zahvaćenim zapaljivim procesima. Sekretin, koji se izlučuje iz ćelija zida dvanaestopalačnog creva ulazi u cirkulaciju, putem koje dospeva do ćelija egzokrinog pankreasa gde stimuliše oslobađanje pankreasnog soka koji učestvuju u procesu varenja, što predstavlja endokrini princip delovanja. Međutim, ima podataka koji pokazuju da ovaj hormon može da ostvaruje fiziološke efekte i na susedne ćelije što spada u parakrino dejstvo. Takođe, neki hormoni, kao što su opioidi (beta- endorfin) ili enkefalini mogu u jednom slučaju deluju parakrino, a u drugom endokrino. Najnovija istraživanja su pokazala da u pojedinim fiziološkim stanjima hormoni mogu da deluju i intrakrino, što znači da svoje fiziološke efekte ispoljavaju u istoj ćeliji u kojoj su i sintetisani, bez oslobađanja u pericelularni prostor. Primer za ovakvu aktivnost je sinteza estrogena i androgena u perifernim ciljnim tkivima viših primata. Kod žena, na primer, najveći deo estrogena (75% pre menopauze i skoro 100% posle menopauze), a kod muškaraca dobar deo androgena (40%), nastaje u perifernim tkivima transformacijom prekursora seksualnih steroida poreklom iz srži nadbubrega (dehidroepiandrosteron, androstendion) pod dejstvom steroidogenih enzima. Egzokrino delovanje, čiji primer takođe nalazimo u funkcionisanju hormona, podrazumeva izlučivanje aktivnih materija sa površine jedne jedinke u okolnu sredinu preko koje deluju na drugu jedinku. Primer za to je izlučivanje feromona koji iniciraju širok spektar fizioloških odgovora. Jedan isti hormon kod nekih životinja može u različitim funkcijama da deluje različito, autokrino, parakrino i endokrino. Na primer, kalcitonin koji nastaje u škrgama pacifičkog lososa moduliše kalcijumski tok (fluks) kroz škrge vezujući se za
33 kalcitoninske receptore na samom organu. Kalcitonin se, pak, kod ovih životinja proizvodi i u ultimobranhijalnom telu i odatle izlučuje u cirkulaciju (krv) i tako dolazi do škrga i deluje na njih po nedokrinom principu. c) Transport hormona Pojedini hormoni se u perifernoj cirkulaciji vezuju za specifične proteine plazme i pomoću njih transportuju do svojih ciljnih ćelija. Na primer tiroidni hormoni, steroidni hormoni ili hormoni neurohipofize se vezuju za proteine čime se produžava njihov poluživot, od nekoliko desetina minuta do jednog sata i više. Značajno je napomenuti da se pre vezivanja za odgovarajuće receptore na efektornim tkivima i započinjanja prenosa signala u ćeliju ovi hormoni odvajaju od proteina nosača i tek slobodni postaju aktivni. Druga grupa hormona kao što su insulin ili kateholamini putuje kroz perifernu cirkulaciju u slobodnoj formi što značajno skraćuje njihov poluživot koji nije veći od nekoliko minuta. Mehanizmi delovanja hormona Hormoni regulišu samo specifične ćelije koje ulaze u sastav određenih tkiva koja predstavljaju za njih ciljna ili efektorna (“target”) tkiva. Postavlja se pitanje koji mehanizam ili karakteristika tih ćelija određuje da li će to tkivo odgovoriti na specifičan hormon ili ne. Određene komponente ćelije zadužene su da omoguće ovakvu specifičnu interakciju hormon-ćelija, i nazivaju se receptori. Receptori obezbeđuju inicijalan način interakcije hormona sa ćelijom i štite ćeliju od delovanja velikog broja različitih hemijskih glasnika u svakom momentu. Kada ne bi postojali receptori sve ćelije bi reagovale na sve hemijske glasnike – hormone i fiziološki odgovor bi bio kontinuiran i doveo bi, na primer, do konstantne kontrakcije mišića ili konstantnog mobilisanja
34 kalcijuma iz kostiju i svih tkiva koji ga sadrže, što bi ostavilo negativne posledice po organizam. Zbog toga ćelije ne poseduju receptore za sve hormone već uglavnom za ograničen broj hormona. U bazalnim fiziološkim uslovima svaki hormon interaguje sa svojim specifičnim receptorom, na primer estrogeni reaguju sa receptorima za estrogene a ne i sa receptorima za druge steroidne hormone kao što su progesteron ili glukokortikoidi. Znači, hormoni izazivaju svoje efekte u ćeliji na taj način što se vezuju za specifične receptorne proteine smeštene ili na površini ćelije ili unutar ćelije. Mnogi liposolubilni (hidrofobni) hormoni kao što su steroidni i tireoidni lako prolaze kroz membranu i vezuju se za receptore u ćeliji. S druge strane hidrofilni hormoni, koji ne mogu da prođu kroz plazma membranu, vezuju se za receptore na površini ćelije. a) Opšte karakteristike hormonskih receptora Kao što je pomenuto, receptori za hormone nalaze se na različitim mestima u ćeliji. Mesta vezivanja za peptidne hormone i kateholamine su uglavnom veliki glukoproteini, koji se nalaze na ili unutar ćelijske membrane, uključujući plazma membranu, membranu Goldži kompleksa, i jedarne membrane. Receptori za steroidne hormone su locirani u citoplazmi i jedru, za tiroidne hormone na plazma membrani, jedru i mitohondrijama. Bez obzira gde se nalaze i koje hormone vezuju svi receptori imaju neke zajedničke osobine. Veza hormon-receptor je nekovalentna, reverzibilna, hidrofobna, uključuje vezivanje vodonika i elektrostatičke sile. Između hormona i receptora formiraju se jonske veze između suprotnih naelektrisanja (Van der Wals-ova interakcija – prolazni dipol u jednom atomu generiše suprotan dipol u atomu sa kojim je u kontaktu
35 stvarajući tako elektrostatičku interakciju). Hidrofobne interakcije se ostvaruju između nenaelektrisanih grupa. Receptori prepoznaju "svoj" hormon prema njegovoj stereohemijskoj strukturi, što znači da su receptori specifični za hormon - za jedan receptor može da se veže samo određeni hormon i to na taj način što se uzajamna veza ostvaruje preko termodinamičkih sila koje se mere obostranim afinitetom. Fiziološki značaj uloge receptora ogleda se i u sledećim osobinama: broj receptora u ćeliji za jedan hormon je ograničen, odnosno u svakom fiziološkom stanju prisutna je određena koncentracija receptora koja može da se zasiti hormonom. Kada se zaposednu sva mesta vezivanja i nema više mogućnosti za vezivanje novih količina hormona, tada govorimo o zasićenju receptora. Pojedine materije međutim mogu da utiču na broj i da ga menjaju. Reverzibilnost - podrazumeva činjenicu da se reakcija vezivanja hormona ne odvija samo u jednom smeru jer svakog trenutka postoji mogućnost da se kompleks hormon-receptor raspadne. Ova mogućnost je manja što je afinitet receptora za hormon veći. Da bi se osigurala specifičnost, afinitet receptora za određeni hormon mora da bude znatno veći nego za druge materije. Signalni efekti inicirani hormonima koji se vežu za receptore u plazma membrani mogu da se podele u 6 koraka : 1. Prepoznavanje signala od strane receptora koje se ogleda kroz formiranje elektronskih i hidrofobnih veza (gore pomenutih). 2. Transdukcija signala podrazumeva konformacione promene u receptoru, koje započinju vezivanjem hormona, a manifestuju se bilo iniciranjem katalitičke aktivnosti samog receptora, bilo ostvarivanjem
36 veze sa drugim membranskim ili citoplazmatičnim komponentama čiji krajnji korak je nastanak sekundarnih glasnika. 3. Transmisija sekundarnog glasnika na odgovarajući efektor (enzimi, jonski kanali, transkripcioni faktori). 4. Modulacija efektora predstavlja korak u transdukciji signala koji se u često završava aktivacijom protein kinaza (koje « dodaju » fosfatne grupe na proteine) i fosfataza (koje « skidaju » fosfatne grupe sa proteina) te na taj način utiču na aktivnost drugih enzima i proteina. 5. Odgovor ćelija na stimulus predstavlja skup procesa koji nastaju kao odgovor na jedan stimulus ili kombinaciju više stimulusa. 6. Završetak odgovora – određenim povratnim mehanizmima, na pojedinom ili svim nivoima signalnog puta zaustavlja se proces iniciran hormonom. Dakle, definitivno je potvrđeno da bi signalni molekuli, među koje spadaju i hormoni, mogli da ostvare svoje dejstvo, prethodno moraju da se vežu za receptore. Postoji više kategorija receptornih proteina sa kojima hormoni mogu da interaguju : jonski kanali (hormon se veže za receptor koji je sastavni deo kanala i na taj način utiče na njegovo otvaranje ili zatvaranje čime se povećava ili samnjuje ulazak ili izlazak jona. (primer : membranski receptori za tireoidne hormone) ; receptori koji reaguju sa G proteinima (primer : kateholamini); katalitički receptori, kada su aktivirani ligandom oni ili sami postaju enzim ili su deo nekog enzimskog kompleksa(primer : insulinski receptori, recptori za faktore rasta) ;
37 Postoji više različitih grupa membranskih receptora. U jednu od njih spadaju receptori za insulin (IGF-I insulin growth factor) i tzv. EGF (receptori za epidermalni faktor rasta). Ovi receptori sadrže veliki spoljašnji deo koji viri iz membrane, kratak membranski deo i unutrašnji, promenljive veličine, koji ulazi u citoplazmu i ima tirozin kinaznu aktivnost. IGF-I je tetramer sagrađen iz alfa i beta subjedinice međusobno povezane disulfidnim vezama. Alfa subjedinica pripada spoljašnjem delu receptora, a beta membranskom i unutrašnjem. Drugu grupu membranskih receptora čine oni koji imaju osobinu da interaguju sa G proteinima. U njih spadaju alfa i beta-adrenergički receptori, koji sadrže 7 transmembranskih hidrofobnih regiona, nekoliko koji štrče u ekstracelularnom prostoru i citoplazmatične delove promenjljive veličine i jedan slobodan kraj takođe promenjljive veličine koji se naziva rep. Ovi unutarćelijski regioni interaguj sa G- proteinom. Pored adrenergičkih i receptori za glukagon, vazopresin, TRH, ACTH itd takođe reaguju sa G-proteinom. b) Membranski sistemi prenosa signala i unutarćelijski sekundarni glasnici Prenos signala sa receptora smeštenih na plazma membrani omogućen je aktivacijom brojnih efektornih proteina membrane, kao što su adenilat ciklaza, fosfolipidni sistem itd. Receptori i efektorni proteini su funkcionalno povezani preko G- proteina koji imaju sposobnost da vezuju i hidrolizuju GTP. G-proteini se sastoje od alfa- subjedinice i beta i gama subjedinice. Ovi proteini mogu da imaju sasvim suprotan efekat na adenilat-ciklazu budući da mogu da je aktiviraju ili inhibiraju, i prema tome označeni su kao G-stimulatorni i G-inhibitorni proteini. Ovi proteini utiču i na regulaciju kalijumovih i kalcijumovih kanala. Mehanizam delovanja G-proteina je sledeći: nakon
38 vezivanja hormona za receptor na mestu alfa subjedinice G-protein zamenjuje vezani GDP sa GTP-om. Pri tome nastaje kompleks receptor-G-protein, koji se brzo razlaže na alfa subjedinicu i beta-gama dimer. Svaka od ove dve komponente G-proteina aktivira različite efektore a takođe uzrokuje smanjenje afiniteta receptora za hormon. Alfa subje- dinica ostaje vezana za efektor sve dok sopstvenom GTP-aznom aktivnošću G-protein ne razloži GTP na GDP. U tom obliku alfa subjedinica je inaktivirana i ponovo se spaja sa beta-gama dimerom. Aktivaciju adenilat ciklaze, osim G-proteina, mogu da menjaju i neki drugi faktori kao što su kalcijumovi joni, prostaglandini. Joni kalcijuma u velikom broju slučajeva funkcionišu kao sekundarni glasnici u prenošenju hormonskih informacija u ćeliju. Ovi joni mogu da funkcionišu i u kombinaciji sa specifičnim kalcijum-vezujućim proteinima, od kojih je najznačajniji kalmodulin. To je mali, visoko kiseli protein koji može da egzistira i kao subjedinica nekog enzima (fosforilaza kinaza na primer). Aktiviranje ćelije preko kalcijum-kalmodulin kompleksa prati pojačan promet membranskog fosfatidilinozitola i njegovih fosforilisanih derivata. Kalcijum je funkcionalno povezan i sa drugim cikličnim nukleotidom kao što je cGMP. U normalnim fiziološkim uslovima koncentracija c-AMP-a u ćeliji je niska, jer ga enzim c-AMP-fosfodiesteraza odmah nakon delovanja nekog hormona neutrališe. Povećanje c-AMP-a, u najvećem broju slučajeva aktivira specifične enzime kao što je na primer protein-kinaza. Ovaj enzim je vezan sa specifičnim c-AMP-receptornim proteinom, i u tom obliku je neaktivan. Međutim kada se za receptorni protein veže c- AMP kinaza postaje aktivna na taj način što se kompleks c-AMP-receptorni protein (u čijem sastavu se još nalaze Mg joni i ATP) odvoji od protein kinaze. Ovakvo vezivanje
39 c-AMP-a štiti ga od degradacije. Aktivna protein kinaza započinje nove procese u ćeliji, procese fosforilacije specifičnih proteina, koji izazivaju promene u ćeliji i integrišu njen odgovor na hormonski signal. Prvu ideju o hipotezi sekundarnih glasnika dao je Sutherland sredinom 1950-tih. On je otkrio cAMP kao unutarćelijsku regulatornu supstancu. U svojim eksperimentima pokazao je da se pretvaranje ATP-a u cAMP, koje se odvija uz katalitičko dejstvo adenilat ciklaze intenzivira u prisustvu hormona. Pored toga pokazao je da nestaje aktivnost adenilat ciklaze ako se razore membrane ćelija. To ga je podstaklo da zaključi da je za aktivnost enzima adenilat ciklaze potrebno prisustvo kompleksa hormon- receptor. Iako je poznat veliki broj hormona, koji u različitim ćelijama izazivaju raznovrsne fiziološke odgovore identifikovane su samo tri kategorije sekundarnih glasnika: 1- Ciklični nukleotid monofosfati (cNMP) u koje spadaju cAMP (ciklični 3, 5 adenosin-monofosfat) i cGMP (ciklični 3,5 guanozin monofosfat). 2- Inozitol fosfolipidi u koje spadaju inozitoltrifosfat (IP3) i diacilglicerol (DAG) 3- Ca2+ Ciklični AMP, kao što je napomenuto, se vezuje za inhibitornu subjedinicu protein kinaze A i oslobađa katalitičku jedinicu koja, koristeći fosfate bogate energijom sa ATP, fosforiliše specifične proteine. Fosforilacija ovih proteina može ili da poveća ili smanji njihovu aktivnost izazivajući tako različite ćelijske odgovore. Neki efektorni proteini su enzimi koji katalizuju dalje hemijske reakcije, drugi su membranski kanali, strukturni ili regulatorni proteini.
40 Osnovni problem cAMP signalnog puta je objašnjenje kako se umnožavaju signali koji započinju vezivanjem nekoliko hormonskih molekula u višestruki odgovor brojnih molekula u ćeliji. Nastanak jednog hormon-receptor kompleksa može da aktivira veći broj G-proteina a oni dalje veći broj adenilat-cikličnih molekula. Vreme vezivanja hormona za receptor je kratkotrajno, oko 1 sekund ili čak kraće i nije dovoljno za umnožavanje signala, ali vreme aktivacije G proteina može da potraje sve dok je GTP vezan za njega (oko 10 do 15 sekundi) i predstavlja dovoljno dug period umnožavanja primarnog signala. Pošto cAMP, siromašan energijom, nastaje iz ATP, bogatim energijom, reakcija znači podrazumeva veliki pad energije, te je stoga favorizovan ovaj put ka nastanku cAMP-a. Zbog toga vezivanje jednog hormona za recptor u trajanju od, samo 1 sekund, može da generiše stotine molekula cAMP-a. Svaki cAMP dalje aktivira katalitičku jedinicu protein-kinaze A koja takođe može da aktivira mnoge efektorne proteine, a svaki od njih takođe mnoge ćelijske procese. Sada se postavlja pitanje kako zaustaviti, odnosno kako kontrolisati ovu kaskadu, kako smanjiti ili ukinuti primarni hormonski signal. Postoji više načina, pre svega postojanje stimulatornih i inhibitornih receptora, kao i odgovarajućih molekula G- proteina, Gs i Gi, koji stimulišu, odnosno inhibiraju aktivnost adenilat-ciklaze. Krajnji efekat odgovora ćelije biće rezultat delovanja ova dva puta. Na primer, razgradnja lipida, lipoliza u masnom tkivu stimulisana je vezivanjem adrenalina za β-adrenoreceptor dok je proces inhibicije ovog procesa regulisan vezivanjem istog hormona za α-adrenoreceptor, a takođe i adenozina za adenozinske receptore. Drugi vid kontrole regulisan je nastajanjem enzima fosfodiesteraze koja pretvara cAMP u AMP a aktivira se pod dejstvom kalcijumovih jona. Aktivnost ovog enzima se
41 inhibira delovanjem kofeina, teofilina, što znači produžava dejstvo cAMP-a na procese u ćeliji. Najzad ćelijski odgovor na hormonski signal može biti regulisan defosforilacijom efektornih proteina, što se dešava pod uticajem fosfoprotein fosfataza čijom aktivnošću, dakle može da se reguliše stepen i trajanje ćelijskog odgovora na hormonski signal. Veoma veliki broj hormona ostvaruje svoje efekte preko cAMP-a pa se postavlja pitanje kako jedan sekundarni glasnik može da proizvede mnoštvo različitih odgovora na jedan inicijalni signal. Najpre se mislilo da je to moguće zahvaljujući prisustvu više različitih protein kinaza ali danas je potvrđeno da postoji samo jedan oblik cAMP-zavisne protein kinaze, protein kinaza A, čija je struktura zadivljujuće zadržana tokom evolucije. Znači različite odgovore omogućava prisustvo ili odsustvo različitih efektornih proteina unutar ćelije. U mnogim životinjskim ćelijama cGMP takođe može da ima ulogu sekundarnog glasnika, međutim njegova koncentracija predstavlja deseti deo ili čak manje od koncentracije cAMP-a. Signalni put cGMP je manje razjašnjen od cAMP puta, ali se zna da postoje značajne razlike u njihovom funkcionisanju. Pretvaranje GTP-a u cGMP katalizuje guanilat-ciklaza koja se javlja u dve forme, jedna vezana za membranu a druga slobodna u citoplazmi. Znamo da je adenilat-ciklaza uvek vezana za membranu. Ova dva enzima se razlikuju i u njihovom odnosu prema kalcijumovim jonima. Naime, adenilat ciklaza je maksimalno aktivna u prisustvu niskih koncentracija kalcijuma i inhibira se povećanjem koncentracije ovih jona. Naprotiv, guanilat-ciklaza je neaktivna pri niskim koncentracijuma kalcijumovih jona, a povećava joj se aktivnost sa povećanjem Ca2+ .
42 Znači, sinteza cGMP-a više zavisi od prisustva kalcijumovih jona što sugeriše da u nekim ćelijskim procesima Ca joni imaju ulogu sekundarnog, a cGMP tercijernog glasnika. Hormonska stimulacija istog tipa receptora u različitim tkivima može da izazove promenu i cAMP i cGMP nivoa istovremeno. Na primer, stimulacija β-adrenoreceptora u mozgu, limfocitima, srčanim i glatkim mišićima izaziva povećanje koncentracije cAMP- a, a smanjenje koncentracije cGMP-a. Ranih 1950-tih Hokin i Hokin su pokazali da neki hormonski signali stimulišu inkorporaciju radioaktivnih fosfata u fosfatidil-inozitol fosfolipide koji se nalaze u plazma membrani, što sugeriše njihovu ulogu u prenosu hormonskih signala. Od tada su ove materije izazvale intersovanje u naučnom svetu, zatim su neko vreme bili zapostavljeni, pa je došlo do kontraverznih rezultata i mišljenja, da bi ranih 1980-tih bili u potpunosti prihvaćeni kao važan sekundarni glasnik u transdukciji mnogih hormonskih i drugih vanćelijskih signala. Kao i u cAMP putevima prenosa signala i u ovaj put su uključeni membranski G-proteini ali za razliku od cAMP-signalnog puta ovde su značajni samo G-stimulatorni proteini i zbog nekih razlika u strukturi označeni su kao Gq. Aktivacija Gq izaziva aktivaciju specifične fosfatidilinozitol fosfolipaze Cβ koja stimuliše hidrolizu fosfatidil-inozitol-4,5-bifosfata u dva glavna sekundarna glasnika, inozitol- trifosfata (IP3) i diacilglicerola (DAG). Prvi se odvaja od membrane i odlazi u citoplazmu, a drugi ostaje vezan uz citoplazmatski deo membrane. Oba glasnika se brzo metabolišu. IP3 deluje na unutarćelijske depoe kalcijumovih jona, vezivanjem za IP3 zavisne kalcijumove kanale, i stimuliše njihovo oslobađanje. Jedan deo IP3 može da se fosforiliše u IP4 i kao takav stimuliše kalcijumove kanale, odnosno ulazak kalcijumovih jona iz ekstracelularnog prostora. Ovako oslobođeni kalcijumovi joni deluju dalje na
43 ćelijske procese kao prenosioci informacija i s toga se mogu smatrati kao glasnici trećeg reda. Oni mogu da se vežu za kalmodulin, troponin kao i druge efektorne molekule. Veza kalcijum-troponin stimuliše kontrakciju mišića, a Ca-kalmodulin deluje sam kao efektorni protein, ili aktivira druge efektorne proteine kao što je Ca2+ -kalmodulin kinaza. Diacilglicerol ima dve moguće signalne uloge. Prva je u nastanku arahidonske kiseline prekursora u sintezi prostaglandina i drugih biološki aktivnih eikozanoida (eikos = 20 grčki). Druga, izgleda važnija uloga je u aktivaciji membranski vezanog enzima protein- kinaze C. Aktivacija protein-kinaze C zavisi od Ca2+ i fosfatidil serina, još jednog fosfolipidnog konstituenta membrane. Vezivanje diacilglicerola i fosfatidil serina za protein-kinazu C povećava njen afinitet za vezivanje Ca2+ , tako da može biti aktivirana i pri niskim koncentracijama kalcijuma u citosolu. Primeri nekih fizioloških efekata izazvanih hormonskom aktivacijom ovog signalnog puta su: 1. Razgradnja glikogena u jetri izazvana adrenalinom posredstvom α1 receptora. 2. DNK sinteza u fibroblastima stimulisana hormonom rasta 3. Sekrecija prolaktina iz adenohipofize stimulisana sa TRH Mnogo komplikovaniji primer je delovanje serotonina, amina koji se ne rastvara u lipidima pa se vezuje na površini ćelije. On s jedne strane funkcioniše kao neurotransmiter a s druge kao hormon, i reguliše sekreciju u gastrointestinalnom traktu i kontrakciju glatkih mišića u krvnim sudovima. Ovaj hormon se vezuje za više receptora koji su povezani sa različitim sistemima sekundarnih glasnika i jonskih kanala, s tim što neki od njih konvergiraju a neki divergiraju. Zahvaljujući ovako komplikovanim sistemima prenosa signala ovaj lipoinsolubilni hormon vezuje se za receptore na površini ćelije, a deluje tako što aktivira gensku transkripciju, različito od mnogih drugih lipid insolubilnih hormona.
44 Iako se sistem sekundarnih glasnika često istražuje i opisuje kao izolovan put prenosa signala u in vitro uslovima, u in vivo uslovima on tako ne funkcioniše. To je zbog toga što postoji široka i komplikovana interakcija između mnogih elemenata različitih puteva prenosa signala, pa mi ne možemo razumeti fiziološku ulogu jednog signala- hormona posmatrajući samo jedan od ovih puteva prenosa. Pojedini hormonski signali se prenose u ćeliju aktivnošću samog receptora. Takvi receptori imaju ligand-vezujući domen na površini ćelije i katalitički domen na unutarćelijskom delu membrane. Vezivanjem liganda dolazi do konformacionih promena u receptoru koje dovode do aktivacije katalitičkog dela. Najbolje istraženi od svih su receptori sa tirozin-kinaznom aktivnošću za koje se, kao što smo videli, vezuje insulin i različiti faktori rasta. Kada je aktiviran ovakav receptor prenosi fosfatnu grupu sa ATP-a na hidroksilnu grupu na tirozinskim reziduama selektivnih proteina u citosolu. Ovi receptori se takođe autofosforilišu povećavajući na taj način kinaznu aktivnost receptora. Koncentracija kalcijumovih jona u ćeliji može da bude povećana na dva načina: 1. Oslobađanjem kalcijuma iz unutarćelijskih depoa kao što su endoplazmatični retikulum ili sarkoplazmatični retikulum u poprečno prugastim mišićima. 2. Ulaskom iz ekstraćelijskog prostora kroz membranske kalcijumove kanale. Koncentracija ukupnog kalcijumskog sadržaja u ćeliji je oko 1mM (10-3 M), ali koncentracija kalcijuma kao slobodnih jona je veoma niska i iznosi 10-7 M. Ostatak se odmah po ulasku vezuje za citoplazmatske proteine. Prednost ovako male koncentracije slobodnih kalcijumovih jona je u tome što ulazak jako male količine kalcijumovih jona u ćeliju znatno poveća unutrašnju koncentraciju što aktivira različite hemijske procese. Pošto je spoljašnja koncentracija kalcijuma negde oko 10-3 M a unutrašnja 10-7 M, to na
45 osnovu elektrohemijskog gradijenta favorizuje njegov ulazak u ćeliju. Ćelija se pak brani od intenzivnog povećanja kalcijumovih jona na različite načine, jedan smo već pomenuli, to je vezivanje jona za citosolne proteine koji funkcionišu kao pufer (slično kao u održavanju pH), kad ima višak kalcijumovih jona vezuje ih, a kad se njihova koncentracija smanji, otpuštaju ih. Drugi način je ulazak jona u endoplazmatični retikulum, zatim izbacivanje van ćelije aktivnim transportom kroz membranu, istim putem kuda su i ušli, kroz kalcijumove kanale. Ako je iz nekog razloga citoplazmatska koncentracija kalcijumovih jona ekstremno visoka i mitohondrije mogu da ih preuzmu u zamenu za H+ . Kalcijumovi joni se vezuju za specifična vezujuća mesta u određenim enzimima i različitim regulatornim proteinima. Ova mesta imaju veliki afinitet vezivanja za kalcijumove jone, a sastoje se od aminokiselinskih ostataka koji su negativno naelektrisani i bogati kiseonikovim atomima. Vezivanje kalcijuma za ove molekule obično vodi njihovim konformacionim promenama. Kalcijum-kalmodulin, pored troponina-C je najbolje proučen kalcijum-vezujući protein. Prisutan je u znatnoj količini u eukariotskim ćelijama. Sagrađen je od 148 aminokiselina a ima 4 vezujuća mesta za Ca2+ . Kada kalcijumovi joni zauzmu sva četiri mesta formiraju kalcijum-kalmodulinski kompleks koji može da aktivira brojne enzime i efektorne proteine i utiče tako na brojne procese u ćeliji. Ranije smo pomenuli da kalcijumovi joni mogu da igraju ulogu tercijernog glasnika u fosfatidil-inozitol signalnom sistemu, ali da funkcionišu i kao jedini sekundarni glasnik. Na primer aktivacija α-adrenoreceptora u jetri i pljuvačnim žlezdama od strane adrenalina
46 stimuliše ulazak kalcijumovih jona kroz otvaranje kalcijumovih kanala, dok membranska depolarizacija otvara kalcijumove kanale u mišićima. U unutarćelijske receptore spadaju citoplazmatski, receptori smešteni na membrani jedra, u samom jedru, na membrani mitohondrija. Svi citoplazmatski proteinski receptori koji vezuju liposolubilne hormone imaju neke zajedničke karakteristike: poseduju steroid vezujući domen, DNK- domen. U odsustvu hormona ovi receptori su vezani za inhibitorni protein koji blokira DNK domen i čini ga neaktivnim. Kada se hormon veže za receptor ovaj inhibitorni protein disosuje, odvaja se, kompleks hormon-receptor prelazi u jedro gde DNK vezujući domen reaguje sa regulatornim sekvencama unutar DNK i tako reguliše transkripciju specifičnih gena i dalje proizvodnju specifičnih proteina. Hormoni koji funkcionišu na ovaj način mogu da stimulišu ili inhibiraju sintezu specifičnih proteina. Fiziološki efekti izazvani na ovaj način mogu da traju satima ili danima.
47 NEUROENDOKRINOLOGIJA HIPOTALAMO-HIPOFIZNI SISTEM Neuroendokrinlogija proučava interakcije između nervnog i endokrinog sistema. Ova dva sistema su međusobno povezana na nivou hipotalamusa. Njihova interakcija obezbeđuje efikasno funkcionisanje homeostatskih regulacionih sistema jedinke i održavanje vrste. Pažnju privlače dva aspekta: jedan se odnosi na ulogu nervnog sistema u kontroli endokrinih funkcija, a drugi na delovanje hormona na centralni nervni sistem. Poznavanje neuroendokrinog regulacionog mehanizma, pored fundamentalnog ima praktični značaj u kliničkoj praksi, odnosno u tretiranju endokrinih poremećaja. Kao što je već bilo izloženo nervni sistem kontroliše endokrine funkcije preko neurosekreta poreklom iz hipotalamusa. Oni krvotokom dospevaju do adenohipofize gde učestvuju u sintezi i sekreciji tropičnih faktora adenohipofize. Ova transformacija neuralnih informacija u hemijsku kontrolu naziva se "neuroendokrina transdukcija". Srž nadbubrežnih žlezda, neurohipofiza i eminencija medijana hipotalamusa su tri primera- mesta neuroendokrine transdukcije gde dolazi do pretvaranja nervne informacije u endokrinu informaciju. Na primer, hormoni srži nadbubrega se oslobađaju u perifernu cirkulaciju kao odgovor na nervnu stimulaciju koja se odvija posredstvom acetilholina koji se izlučuje na krajevima nerava. Hormon neurohipofize, vazopresin se sintetiše u neuronima paraventrikularnih i supraoptičkih jedara hipotalamusa u odgovoru na nervni stimulus koji informiše sistem o osmotskom stanju u organizmu. Transportuje se duž nervnih vlakana i oslobađa iz ćelija neurohipofize u perifernu cirkulaciju gde funkcioniše kao hemijski glasnik. U eminenciji medijani je prisutan gust splet nervnih završetaka gde
48 se kao odgovor na nervni signal oslobađaju hemijski glasnici, oslobađajući hormoni koji se ulivaju u lokalni portalni krvotok. Živi sistemi poseduju svoju unutrašnju sredinu (internal environment) koja treba da opstane u spoljašnjoj sredini (external environment). Opstanak uključuje različite fiziološke procese, održavanje ravnoteže odnosa telesnih tečnosti i rastvorenih mineralnih materija u njima, održavanje telesne temperature (endotermni organizmi), regulisanje biohemijskih procesa u ćeliji itd. Unutrašnja kontrola se postiže interakcijom različitih sistema: nervnog, biohemijskog i fizičkog. U svakom od njih osnovne komponente su: signali, transdjuseri, senzori i efektori. Signali mogu da budu električni impulsi ili hemijske materije kao što su neurotransmiteri i hormoni. Transdjuseri su još nedovoljno poznati sistemi koji pretvaraju jedan oblik energije u drugi, na primer pretvaranje električnog impulsa u hemijski neurotransmiter. Senzori su skoro uvek receptorske komponente proteina koji prepoznaju signal. Transdjuseri pretvaraju reakciju vezivanja u naredni elektronski ili hemijski odgovor. Efektori su brojne ćelije koje proizvode finalni odgovor u obliku stimulisanja ili suprimiranja sekrecije hormona ili neurotransmitera. U komplikovane procese regulacije funkcionisanja brojnih hormonskih sistema uključuje se hipotalamus preko koga se prenose informacije o nizu spoljašnjih i unutrašnjih signala. Njihovo prenošenje počinje od specifičnih delova centralnog nervnog sistema, limbičkog sistema, hipokampusa i amigdala. Specifični nervi polaze od ovih struktura do određenih delova hipotalamusa gde depolarizacijom nervnih završetaka podstiču sintezu i sekreciju specifičnih materija, tzv. oslobađajućih - (releasing) hormona. Svaki oslobađajući hormon deluje na određene ćelije u hipofizi do kojih se prenosi ili putem krvi ili transportuje duž aksona. Poluživot oslobađajućih hormona je
49 vrlo kratak, u granicama od nekoliko minuta, a izlučuju se u koncentracijama od nekoliko nanograma. Odgovarajući hormoni u hipofizi, na koje deluju izlučuju se u znatno većim mikrogramskim koncentracijama i imaju duži poluživot. Ako uzmemo u obzir da hormoni hipofize utiču na druge endokrine žlezde, a njihovi produkti na jedan ili više efektornih organa postaje jasno kako jedan jedini signal može preko pomenutih neuroendokrinih mehanizama da aktivira praktično ceo organizam. H i p o t a l a m u s a) Anatomska i funkcionalna povezanost hipotalamusa i hipofize Hipotalamus je jedan od filogenetski najstarijih delova centralnog nervnog sistema. Kod nižih kičmenjaka je najrazvijeniji i najznačajniji deo mozga. Leži na bazi mozga i deo je međumozga. Sadrži veliki broj grupa neurona označenih kao jedra hipotalamusa, a koja sintetišu specifične materije neophodne u regulaciji sekrecije hormona hipofize. Hipotalamus je vidljivim strukturama podeljen na: prednji ili supraoptički hipotalamus, srednji ili tuberalni hipotalamus, zadnji ili mamilarni hipotalamus. Hipotalamus je smešten oko treće moždane komore ispunjene cerebrospinalnom tečnošću. Na donjem kraju hipotalamusa nalazi se moždana struktura eminencija medijana. U procesu embrionalnog razvoja mozga posle pojavljivanja diencefalona dolazi do njegove deobe na tri dela: dorzalni-epitalamus; srednji-talamus i ventralni- hipotalamus. U hipotalamusu se ukrštaju i optički nervi i to u predelu optičke hijazme. U hipotalamusu se formira veliki broj specifičnih jedara koja predstavljaju grupacije
50 nervnih ćelija, od kojih polaze peptidergička nervna vlakna neurohipofiznog i hipofizotropnog ili tuberoinfundibularnog sistema. Ako posmatramo hipotalamus sa prednje strane uočavamo srednji deo i lateralne delove. U srednjem delu su smeštena jedra koja su ushodnim i nishodnim nervnim putevima povezani sa ostalim delovima mozga. Najveći broj jedara koji kontrolišu funkciju adenohipofize kao i visceralne funkcije organizma, smešten je u medioba- zalnom delu hipotalamusa, koji se naziva i hipofizotropnom zonom. Jedra hipotalamusa, prema položaju, grupišemo na : - supraoptička - paraventrikularno, supraoptičko i suprahijazmatično jedro. Aksoni paraventrikularnog i supraoptičkog jedra projektuju se u zadnji režanj hipofize – neurohipofizu. Ova jedra sadrže velike vaskularizovane ćelije sa dugim debelim, mijelizovanim aksonima i čine magnocelularni sekretorni sistem. Paraventrikularna jedra sadrže i druge, manje ćelije koje su u tesnoj vezi sa brojnim hipotalamičnim neuronima nazvanim parvocelularni sekretorni sistem. Njihove aksone karakteriše odsustvo mijelina, kraća su, tanja i gusto međusobno isprepletana. Neurohormoni ovog sistema regulišu sekreciju hormona prednjeg režnja hipofize – adenohipofize. Suprahijazmatična jedra, koja leže iznad optičke hijazme su važna u regulisanju cirkadijalnog ritma hormonske sekrecije i ponašanja. - tuberalna ili srednja grupa jedara hipotalamusa obuhvata ventromedijalna, dorzomedijalna jedra i nukleus arcuatus. Kao i paraventrikularno jedro i tuberalna jedra su povezana sa drugim
51 delovima mozga, uključujući i kičmenu moždinu, moždano stablo i sivu masu srednjeg mozga. Nukleus arcuatus je autonomni generator važnih reproduktivnih ritmova i od njega se prostiru brojni aksoni do drugih delova hipotalamusa i prednjeg mozga. - mamilarna ili zadnja grupa jedara nije u potpunosti definisana i njihovi aksoni u kaudalnom delu ulaze u sivu masu srednjeg mozga. U ovoj oblasti ima znatan broj magnocelularnih neurona koja sadrže neurotransmitere kao što su gama-amino buterna kiselina (GABA), histamin i dr. Na sredini bazalne strane hipotalamusa nalazi se ispupčenje, koje je označeno kao eminencija medijana, koja predstavlja zbirno mesto u kome se sakupljaju peptidergička vlakna neurohipofiznog i hipofizotropnog sistema. Vlakna neurohipofiznog sistema samo prolaze kroz eminenciju medijanu i dalje kroz tzv hipofiznu dršku, koja povezuje hipotalamus sa hipofizom, i odlaze do neurohipofize. Vlakna hipofizotropnog sistema se u eminenciji medijani prekidaju i sadržaj sekretornih vezikula ovih neurona se izlučuje u njen bogato razgranat krvotok. Bogata vaskularizacija i odsustvo hematoencefalne barijere u eminenciji medijani od velikog su značaja za nesmetanu neurohumoralnu transmisiju. Ovi se krvni sudovi, spuštajući se iz hipotalamusa međusobno "udružuju" formirajući duge sudove koji prolaze kroz hipofiznu dršku i ulivaju se u sinusoidne prostore prednjeg režnja hipofize gradeći gustu mrežu hipotalamo-hipofiznog portalnog krvotoka. Dakle, odgovarajući oslobađajući hormoni koji deluju na adenohipofizu izlučuju se u pomenuti lokalni krvotok i na taj način (endokrini princip sekrecije) dospevaju do svojih ciljnih ćelija.
52 Drugi produkti hipotalamusa do neurohipofize dospevaju transportujući se duž nervnih vlakana i tek na krajevima aksona se izlučuju (parakrini princip sekrecije). b) Hormoni hipotalamusa Neurosekretorne ćelije hipotalamusa imaju dvojaku ulogu. Ove ćelije su sa jedne strane tipični neuroni u pogledu sposobnosti da budu nadraženi i sprovode akcione potencijale. S druge strane u odgovoru na nervnu stimulaciju one su sposobne da, zahvaljujući genetskom aparatu za sintezu, deponovanje i sekreciju, na svojim završecima izluče specifične supstance, oslobađajuće (releasing) hormone, i to u perivaskularni prostor. Tačan broj ovakvih materija - hormona/faktora (ako je tačno utvrđen hemijski sastav ovih materija nazivaju se hormoni, a ukoliko je poznata samo fiziološka uloga a ne zna se hemijski sastav nazivaju se faktori) se još ne zna, ali je do danas osam hormona u potpunosti proučeno i hemijski određeno. Neuroni koji sintetišu oslobađajuće hormone i neurotransmitere su slične građe bez obzira da li u njima nastaju mali molekuli (neurotransmiteri) ili veliki polipeptidi (oslobađajući hormoni hipotalamusa). Međutim oslobađajući hormoni se uglavnom sintetišu u telima neurona, dok neki aminski neurotransmiteri nastaju u nervnim završecima. Oslobađanje na nervnim završecima nastaje kao reakcija ne neki signal koji može da bude električni i koji se takođe prostire duž nervnog vlakna. Ovaj signal uzrokuje depolarizaciju nervnih završetaka kao i preuzimanje kalcijumovih jona, što je neophodno za proces egzocitoze. Hipofizotropni hormoni - većina hipotalamičkih hormona koji deluju na adenohipofizu su stimulatorni mada su identifikovana i 2 inhibitorna (regulacija sekrecije hormona rasta i prolaktina).
53 1. Gonadotropni oslobađajući hormon - GnRH (gonadoliberin) Brojni rezultati potvrđuju da je oslobađanje gonadotropina iz adenohipofize regulisano sa GnRH čija je značajna količina zabeležena na krajevima nervnih vlakana koja su u kontaktu sa krvnim sudovima lokalnog hipotalamo-hipofiznog portalnog krvotoka. Ima ga i u sistemskoj cirkulaciji, ali u znatno manjoj količini. Koncentracija ovog hormona se povećava u lokalnoj cirkulaciji posle kastracije ili električne stimulacije odgovarajućih zona hipotalamusa. Eksperimenti na rezus majmunima pokazali su da se GnRH oslobađa iz hipotalamusa u pulsacijama i da konstatno egzogeno dodavanje ovog hormona ne izaziva odgovor hipofize u smislu sekrecije gonadotropina. Moguće je da ovakav način sekrecije izaziva desenzitaciju ili nishodnu (down) regulaciju procesa odgovornih za oslobađanje GnRH. Pored toga interesantno je kako jedan isti hormon, GnRH stimuliše sekreciju dva hormona hipofize FSH i LH, odnosno šta je to što uslovljava da se kao odgovor na GnRH jedanput sintetiše više FSH, a drugi put više LH. Izgleda da je frekvencija pulsativne sekrecije gonadoliberina ta koja reguliše ove procese, manje frekventna pulsacija sekrecije ovog hormona izaziva sekreciju FSH, a više frekventna pulsacija sekreciju LH. GnRH pripada familiji peptida koji su strukturno veoma slični kod svih vertebrata. GnRH vertebrata je dekapeptid sa oko 50% identičnih sekvenci. Molekularno biološka istraživanja su pokazala da je i humani GnRH vrlo sličan sa drugim sisarima. Kod vodozemaca koncentracija GnRH u hipotalamusu varira u zavisnosti od reproduktivnog ciklusa. Sintetički GnRH izaziva gonadotropne efekte kod sisara, ptica i vodozemaca.
54 Pod uticajem interneuronskog prenošenja signala posredstvom aminskih neurotransmitera indukuje se sinteza GnRH koji se magacionira u nervnim završecima, odakle se nervnom transdukcijom oslobađa i transportuje lokalnim portalnim krvotokom do ćelija adenohipofize koje sintetišu FSH I LH. Mehanizam delovanja GnRH na ove ćelije uslovljen je, kao i kod drugih hormona, njegovom hemijskom strukturom. Pretpostavlja se da se 2 molekula GnRH vezuju za 2 receptorna proteina na membrani luteotropnih ćelija. Posle vezivanja i stvaranja kompleksa hormon-receptor, oni se kreću jedan prema drugom i u momentu kada se približe na rastojanje od oko 150nm počinje aktivacija sekundarnih glasnika koju prati otvaranje kalcijumovih kanala i povećanje koncentracije kalcijumovih jona unutar ćelije čiji izvor mogu biti i unutarćelijske rezerve. Signal se prenosi posretstvom G-proteina i aktiviranjem fosfolipaze-C, koja omogućava oslobađanje sekundarnih glasnika diacil-glicerol (DAG) i inozitol-trifosfat (IP3) iz fosfatidil-inizitol-bifosfata. IP3 utiče dalje na oslobađanje kalcijumovih jona iz unutarćelijskih depoa, a DAG aktivira protein kinazu-C. I oslobođeni kalcijum stimuliše protein kinazu-C čijom aktivacijom dolazi do fosforilacije specifičnog proteina plazme koji omogućava kretanje granula koje sadrže FSH i LH do membrane gde se procesom egzocitoze oslobađa njihov sadržaj. Ove procese prati i premeštanje citoplazmatičnog kalmodulina u unutrašnjost membrane i formiranje kalcijum-kalmodulin kompleksa, kao i nastanak arahidonske kiseline iz fosfolipida uz učešće fosfolipaze-A. Smatra se da formiranje kompleksa kalcijum-kalmodulin i nastanak arahidonske kiseline takođe doprinose oslobađanju FSH i LH procesom egzocitoze.
55 2. Tireotropni oslobađajući hormon (TRH) Tireotropni oslobađajući hormon je prvi hipotalamusni hormon hemijski identifikovan, sintetisan i primenjen u dijagnostičke svrhe kod ljudi. Po hemijskoj strukturi on je tripeptid sačinjen od aminokiselina glutamina (Gln), histidina (His) i prolina (Pro). Na C terminalnom kraju prolina nalazi se amid, te je TRH zapravo piroglutamin-histidin-prolin-amid. Ovaj hipotalamusni hormon stimuliše sekreciju TSH (tireostimulirajućeg hormona hipofize) i prolaktina. Imunocitohemijskim metodama je ustanovljeno da se TRH nalazi u hipotalamusu i eminenciji medijani svih sisara, uključujući i čoveka. Najveća koncentracija ovog hormona u hipotalamusu čoveka nađena je u gornje dve trećine hipofizne drške, nešto je manja u kaudalnim nukleusima i najmanja u prednjem delu hipotalamusa. Kod pacova je utvrđeno da je periparaventrikularna zona hipotalamusa bogata telima neurona koja su najaktivnija u sintezi TRH, te je označena kao tireotropna zona. Lezija ove zone u hipotalamusu izaziva hipotireozu koju prati smanjenje količine TRH u hipotalamusu za 70% od normalne. Znatne količine TRH pronađene su i u zadnjem režnju hipofize do koga takođe dopire mreža nervnih vlakana koja u sebi sadrži TRH. Određene količine ovog hormona nađene su u talamusu i cerebralnom korteksu. U mozgu majmuna, posebno u oblasti limbičkog sistema i moždanoj kori, nađeni su receptori za TRH sa visokim afinitetom za ovaj hormon. TRH je nađen i u pinealnoj žlezdi gde pokazuje sezonsku ritmičnost u promeni koncentracije sa najvećim vrednostima u jesen. TRH je prisutan i ekstraneuralno, u gastrointestinalnom traktu, pankreasu sa najvećim koncentracijama u Langerhansovim ostrvcima
56 Pokazano je da TRH pored stimulacije sekrecije TSH utiče i na oslobađanje prolaktina kod ljudi, ovaca, pacova. Takođe ovaj hormon stimuliše sekreciju hormona rasta kod nekih životinja i ljudi koji su bolesni od akromegalije i bubrežne insuficijencije, a ima podataka da utiče i na sekreciju ACTH. Kada se TRH dodaje egzogeno izaziva određene efekte u funkciji centralnog nervnog sistema koje se manifestuju u vidu blage euforije, a na periferiji izaziva hipertenziju i povećanju potrebu za mokrenjem. TRH je detektovan kod mnogih vrsta vertebrata, ali njegova fiziološka aktivnost u oslobađanju TSH nije u poptunosti razjašnjena. Izgleda da je sposobnost tireotropnih ćelija adenohipofize da odgovore na TRH nastala sa pojavom endotermije. U organizmu vodozemaca značajna količina TRH cirkuliše kroz organizam (Rana pipens), a prisutna je u koži u dvostruko većoj koncentraciji od one u hipotalamusu. Prema tome uloga TRH izgleda da nije ograničena samo na centralni nervni sistem. TRH je prisutan kod amfioksusa i u ezofagealnoj gangliji puža, a pošto oni nemaju hipofizu pretpostavlja se da je funkcija TRH u stimulaciji sekrecije TSH nastala evolutivno kasnije i da je ovo primer kako organizam razvija potrebu za novu fiziološku ulogu hemijske materije koja je već postojala. Mehanizam delovanja TRH se ostvaruje vezivanjem za membranski TRH- receptor pri čemu se formira kompleks koji, najverovatnije posredstvom G proteina i PLC utiče na konverziju fosfatidilinozitol, 4,5-difosfata (PIP2) u inozitol-trifosfat (IP3) i diacilglicerol. IP3 dalje utiče na oslobađanje kalcijumovih jona iz endoplazmatičnog retikuluma u citoplazmu koji podstiče sekreciju TSH egzocitozom. TRH posredstvom fosfolipaze-A dovodi do stvaranja eikozanoida koji omogućavaju stimulaciju sekrecije prolaktina.
57 3. Somatotropni oslobađajući (releasing) inhibitorni hormon, Somatostatin (SRIH) Hormon rasta (somatotropni hormon - STH) se luči povremeno kod svih životinjskih vrsta uključujući i čoveka. Pulsativan način izlučivanja ovog hormona iz hipofize rezultat je delovanja dva hormona hipotalamusa, stimulatornog koji podstiče njegovu sekreciju (growth hormon releasing hormon - GHRH) i inhibitornog somatostatina (SRIH) koji zaustavlja njegovo oslobađanje. Ćelije koje luče ovaj polipeptid, SRIH nalaze se u periventrikularnom regionu odmah iznad optičke hijazme. Potvrđeno je da ovaj hipotalamički hormon pored inhibicije sekrecije hormona rasta inhibira i sekreciju TSH. Sinteza somatostatina započinje od prosomatostatina koji ima 28 aminokiselina, dok aktivna forma ima 14 aminokiselina, pri čemu se između aminokiselina cisteina koje se nalaze na 3. i 14. mestu formiraju dva disulfidna mosta, što ovom hormonu daje cikličnu strukturu. Oksidovani prsten hormona i redukovani linearni deo imaju punu biološku aktivnost u in vitro i in vivo uslovima. Pored osnovne uloge u regulisanju sekrecije hormona rasta SRIH ima i širu fiziološku ulogu (SS14 u CNS-u). Naime, pokazano je da on snižava količinu glukoze u krvi i da je ovo njegovo dejstvo povezano sa regulacijom sekrecije glukagona i insulina iz pankreasa. Utvrđeno je da se somatostatin u pankreasu sintetiše u D ćelijama Langerhansovih ostrvaca. Somatostatin (SS28) se izlučuje i u gastrointestinalnom traktu iz D ćelija smeštenih u antrumu i fundusu želuca, a nalaze se u bliskom kontaktu sa parijetalnim ćelijama koje luče želudačnu kiselinu i G ćelijama koje luče gastrin. Intravenska primena somatostatina dovodi do inhibicije lučenja gastrina i želudačne kiseline jer ovaj hormon deluje direktno na G ćelije. Pri primeni somatostatina kod
58 čoveka primećeno je da dovodi do mučnine, vrtoglavice, znojenja i opšte malaksalosti, ali nije potvrđeno da li su ove promene direktno ili indirektno uslovljene somatostatinom. Druga istraživanja ukazuju da somatostatin inhibira sekreciju renina, parathormona, kalcitonina, acetilholina i adrenergičkih neurotransmitera. Pored toga nivo SRIH-a u plazmi pada i ostaje na niskom nivou nekoliko sati posle delovanja stresa. Ovo ukazuje da je regulacija oslobađanja hormona rasta u stresu kod pacova posredovana ovim hormonom. Somatostatin je nađen u mozgu, koži i pankreasu žabe, više vrsta riba i ciklostoma. Prisustvo SRIH-a kod skoro svih vrsta vertebrata ukazuje da je on očuvan u toku evolucije. 4. Somatotropni oslobađajući hormon (GHRH) - somatokrinin Neuroni malog dijametra n. arkuatusa sintetišu oslobađajući hormon koji stimuliše sekreciju hormona rasta u hipofizi. To je polipeptid sagrađen od 44 amino kiseline, prvi put izolovan iz tumora pankreasnih ostrvaca pacijenta obolelog od akromegalije. Ovaj hormon stimuliše sekreciju somatotropnog hormona iz hipofize u in vitro i in vivo uslovima i nazvan je somatokrinin. Somatokrinin poseduje homologe sekvence sa peptidima gastrointestinalnog trakta, sekretin-glukagon familije peptida. Ovaj hormon je nađen u hipotalamo-hipofiznom regionu mnogih sisarskih vrsta, vodozemaca i raznih vrsta riba. Prasekvenca od 29 amino kiselina ovog peptidnog lanca ima punu aktivnost čitavog lanca od 44 amino kiseline. Ova osobina somatokrinina karakteristična je za sve životinje kod kojih je nađen što potvrđuje visoku konzervisanost ovog molekula i nedostatak specififčnosti u odnosu na vrste. GHRH se vezuje za membranske receptore i posredstvom Gαs i adenilat ciklaze i povećanjem koncentracije
59 cAMP-a aktivira transkripcione faktore koji uslovljavaju povećanu sintezu hormona rasta (GH). S druge strane povećanje cAMP-a dovodi do povećanja koncentracije jona kalcijuma koji obezbeđuje proces egzocitoze i sekreciju GH. 5. Prolaktin oslobađajući faktor (PRF) Do skora je bilo poznato da postoji materija poreklom iz hipotalamusa, koja stimuliše oslobađanje prolaktina iz hipofize, ali ona još uvek nije bila izolovana i sintetisana. Pre nekoliko godina je utvrđeno da materija koja predstavlja derivat dopamina (1-metil-6,7-dihidroksi- 1,2,3,4-tetrahidroksikuinolin), a koja je nazvana salsolinol predstavlja potentni liberin prolaktina. Ona je detektovana u znatnoj količini u oblasti eminencije medijane, kao i u neurohipofizi i srednjem režnju hipofize. Svoju ulogu u oslobađanju prolaktina salsolinol ostvaruje kako i in vitro tako i u in vivo uslovima, ne utičući pri tom na osbođanja drugih hormona hipofize. Utvrđeno je, međutim, da PRF aktivnost imaju i oksitocin, VIP (vazoaktivni intestinalni polipeptid) i TRH. 6. Prolaktin inhibirajući faktor (PIF) Kao i za oslobađanje, postoje takođe čvrsti fiziološki dokazi da je sekrecija prolaktina iz hipofize pod inhibitornim uticajem hipotalamusa, ali do danas nije izolovana materija koja to izaziva. Pokazano je da funkciju prolaktin inhibirajućeg faktora ima dopamin, jer je eksperimentalno utvrđeno da ovaj kateholamin jedini značajno fiziološki inhibira sekreciju prolaktina. Pored toga pokazano je prisustvo ovog kateholamina, kako u lokalnom hipotalamo-hipofiznom krvotoku, tako i u samom prednjem režnju hipofize. Primena antagonista ili agonista delovanja dopamina izaziva adekvatne efekte na sekreciju prolaktina. Takođe injekcija L-DOPA, dopaminskog
60 supstrata za posledicu ima inhibiciju sekrecije prolaktina. Pacijenti sa lezijama u hipotalamusu i hipofiznoj dršci imaju povećan nivo prolaktina u cirkulaciji. Kod pacova elektrolitička lezija u predelu eminencije medijane izaziva značajno povećanje sekrecije prolaktina. 7. Kortikotropin oslobađajući hormon (CRH) Kortikotropin oslobađajući hormon hipotalamusa (CRH) je polipeptid koji stimuliše sekreciju ACTH i beta-lipotropina (LPH), a sintetiše se u paraventrikularnim jedrima u neposrednoj blizini TRH ćelija. CRH je prvi hipotalamusni hormon koji je detaljno proučen. Predstavlja jednolančani polipeptid sastavljen od 41 aminokiseline. Svojim delovanjem na prednji režanj hipofize dovodi do oslobađanja ACTH, i taj odgovor je zavistan od prisustva jona kalcijuma. Regulacija sekrecije ACTH od strane CRH započinje vezivanjem za odgovarajući receptor na kortikotropnim ćelijama adenohipofize. Za proces regulacije sinteze ACTH karakteristična je multireceptorska regulacija jer u isto vreme mogu da se za svoje receptore vežu i kateholamini (beta- adrenergički receptori) i argininski vazopresin (AVP) koji predstavlja potentni skretagog, naročito u stresu, kao i vazoaktivni polipeptid (VIP). Svi oni podstiču aktivnost Gαs i adenilat-ciklazu i dovode do stvaranja c-AMP-a kao sekundarnog glasnika koji uz pomoć kalcijumovih jona omogućava oslobađanje ACTH iz ćelije. Pokazano je takođe, da je i somatostatin umešan u regulaciju prenosa signala u kortikotropnu ćeliju za sintezu ACTH. Delujući preko svog receptora somatostatin može da inhibira katalitičku jedinicu adenilat ciklaze ili da aktivira njenu inhibitornu jedinicu. Rezultat toga je inhibicija sekrecije ACTH.
61 Struktura CRH je slična kod velikog broja životinjskih vrsta. Kod čoveka i pacova ona je identična, a razlikuje se samo u 7 sekvenci amino kiselina od goveđe. CRH deli homologe delove sa molekulima nađenim kod nižih vertebrata sugerišući na zajednički prekursor iz koga ovaj hormon nastaje. Osim u hipotalamusu ovaj hormon je nađen i u pankreasu i testisima. Mnogobrojne materije koje se sintetišu u mozgu i funkcionišu kao neurotransmiteri mogu da utiču na sekreciju CRH, kao što su noradrenalin, GABA, serotonin, holinergički lekovi itd. Oslobođanje CRH iz hipotalamusa pokazuje dnevno-noćni ritam a značajna je i uloga ovog hormona u prenosu signala na hipofizu u stresnim uslovima. Stresni odgovor CRH-ACTH je pod kontrolom nervnih puteva koji dospevaju iz različitih delova mozga u kojima izgleda prednjače putevi iz srednjeg mozga i ponsa. 8. Melanostatin – MSH inhibirajući faktor (MIF) Uloga pars intermedija, dela hipofize koji sintetiše melanotropin (melanostimulišući hormon – MSH) je dobro utvrđena i zna se da stoji, kao i prolaktin, pod inhibitornom kontrolom hipotalamusa. Oštećenje hipofizne drške rezultira u povećanoj sekreciji MSH. Kod mnogih vrsta vertebrata (na primer žaba, miš) u pars intermedija hipofize dospevaju mnogobrojni dopaminergički nervi čija su nervna tela u hipotalamusu a na čijim krajevima se izlučuje dopamin, najverovatnije odgovoran za inhibiciju sekrecije MSH. Dopamin se smatra fiziološkim inhibitorom oslobađanja MSH i naziva se melanostatin (MIF). Ima veoma malo dokaza o postojanju nekog potentnog
62 MSH oslobađajućeg faktora (MRF) peptidergičke strukture. Kod nekih vrsta izgleda da bi serotonin mogao da bude regulator sekrecije MSH. 9. Hormoni zadnjeg režnja hipofize Hormoni zadnjeg režnja hipofize su polipeptidi, oksitocin i argininski vazopresin koji se u hipotalamusu sintetišu u obliku preprohormona (sa viškom aminokiselina, odnosno jednim više proteinom, neurofizinom) u telima neurona supraoptičkih i lateralnih paraventrikularnih jedara. Kao i drugi polipeptidi sintetišu se na ribozomima i oslobađaju u lumen endoplazmatičnog retikuluma. U lumenu gube vodeću, nativnu, peptidnu sekvencu i nastavljaju put do sekretornih granula Goldži kompleksa gde se magacioniraju u obliku prohormona. Vezikule sa prohormonom se dalje transportuju duž aksona i tokom tog transporta trpe dalje promene, hidrolizu veza između peptida i neurofizina, te u momentu sekrecije na nervnom završetku oslobađaju se oktapeptidi i neurofizini putem egzocitoze. Akcioni potencijal prostirući se duž aksona do njegovog kraja potencira povećanje Ca++ influksa što započinje egzocitozu hormona. O fiziološkoj ulozi i mehanizmu dejstva ovih hormona biće reči u delu teksta koji obrađuje funkciju hipofize. H i p o f i z a Hipofiza je nekada često nazivana "gazdom" među endokrinim žlezdama vertebrata, jer je locirana u blizini mozga i reguliše rad važnih endokrinih žlezda kao što su nadbubrežne žlezde, tiroidea, polne žlezde. Danas, sa novim saznanjima, neki naučnici čak predlažu da se hipofiza nazove pre "slugom" hormonskim stimulusima koji dolaze iz mozga i preko nje upravljaju radom endokrinih žlezda. a) Evolutivni i embrionalni razvoj hipofize
63 Hipofiza predstavlja složenu endokrinu strukturu koja se nalazi u turskom sedlu (Sella turcica) sfenoidne kosti, na bazi lobanje. Hipofiza čoveka je težine od 0,5 go 1,0 grama i može da se poveća u specifičnim fiziološkim stanjima kao što je trudnoća, na primer. Na značaj hipofize, kao i kod otkrivanja funkcije većine hormona, ukazali su neki medicinski pokazatelji. Na primer, od posebne važnosti je bilo otkriće da je bolest akromegalija (povećanje nekih delova tela, usne, nos, lice) povezana sa pojavom tumora na hipofizi. Odstranjenje tumora i dela hipofize znatno je poboljšavalo stanje bolesnika. Naučnik Smith je utvrdio da hipofizektomija dovodi do zastoja u rastu, smanjenja nadbubrežnih žlezdi, tiroidne žlezde i gonada eksperimentalnih životinja. Kada je ovim životinjama ubrizgao ekstrakt goveđe hipofize stanje se znatno popravilo. Takođe je uočeno da se hipofiza gonadektomisanih eksperimentalnih životinja znatno uvećava. Svi ovi rezultati doprineli su ukazivanju na fiziološku ulogu hipofize u pomenutim procesima, odnosno na verovatnoću da ona luči neke materije koje regulišu ove procese. Hipofiza je kompleksna tvorevina nastala anatomskom povezanošću endokrine žlezde faringejalnog porekla i dela nastalog ekspanzijom međumozga koji je ostao povezan sa hipotalamusom. U prvom slučaju radi se o adenohipofizi ili prednjem režnju koji poseduju svi kičmenjaci, od ciklostoma do sisara. Adenohipofiza većine sisara sadrži i srednji deo koji je označen kao pars intermedia, ali njega nema kod ptica i nekih sisara. U toku evolucije adenohipofiza je stekla i treći deo - tuberalni (pars tuberalis) koji imaju reptili i ptice a izuzetno i neki sisari. Zadnji deo hipofize, neurohipofiza je produžetak nervnog sistema i preko eminencije medijane povezan je sa hipotalamusom. Ova tri dela, koja čine hipofizu su manje-više posebni endokrini
64 organi koji luče, prema do sada objavljenim podacima, 13 hormona. Hormoni prednjeg režnja hipofize stimulišu funkcije drugih endokrinih žlezda te se nazivaju tropičnim ili tropnim hormonima. U srednjem režnju se sintetiše melanostimulirajući hormon alfa i beta koji utiču na pigment melanin, a u zadnjem režnju se oslobađaju oksitocin i vazopresin. Neurohipofiza nastaje iz neuronalnog ektoderma poda dela prednjeg mozga, i dela oralnog epitela koji izrasta u tzv Ratkeov džep. Moždani deo dalje izrasta kao infundibulum diencefalona, dolazi do proliferacije neuroepitelijalnih ćelija koje prerastaju u pituicite, ćelije neurohipofize. Nervna vlakna hipotalamusnih jedara urastaju u ovaj infundibulum i pituicite se smeštaju između njihovih krajeva. Na ovaj način se formira neurohipofiza. Paralelno sa ovim procesom dolazi do proliferacije prednjeg dela Ratkeovog džepa koji gradi adenohipofizu. Kontinuirana proliferacija ovih ćelija vodi ka redukciji lumena Ratkeovog džepa koji se pretvara u tzv rezidualni rascep koji predstavlja pregradu, odnosno odvaja prednji od zadnjeg režnja hipofize. Ove ćelije se povezuju kod nekih organizama sa infundibulumom i grade pars intermedia koji predstavlja značajan deo hipofize. Kod ptica adenohipofiza je odvojena od neurohipofize jednim slojem vezivnog tkiva i ne postoji pars intermedia. Kod ljudi pars intermedia postoji u toku embrionalnog razvoja, u ranom razvoju, a kasnije dolazi do njene regresije i kod odraslih ljudi ne postoji. Dorzalna ekstenzija prednjeg režnja hipofize okružuje infundibularnu dršku i izrasta u pars tuberalis, koji predstavlja važnu anatomsku komunikaciju između ostatka hipofize - pars distalis i hipotalamusa. Kompletna građa hipofize kod mnogih životinjskih vrsta sastoji se, dakle, od: pars distalis, pars intermedia i pars tuberalis koji čine prednji režanj hipofize ili adenohipofizu i pars nervosa koji
65 predstavlja neurohipofizu. Svaki od ovih delova je značajan u regulisanju specifičnih fizioloških funkcija. Adenohipofiza Pars distalis+Pars tuberalis=prednji režanj Pars intermedia=srednji režanj Neurohipofiza Pars nervosa=zadnji režanj Infundibulum Pars intermedia i pars nervosa su često označeni kao neurointermedijalni lobus Veličina svakog pomenutog dela hipofize varira kod različitih životinjskih vrsta, koja svakako zavisi od specifičnih uslova sredine, odnosne od specifične ekološke niše u kojoj ti organizmi žive. Životinje koje su u mogućnosti da brzo menjaju boju tela imaju pars intermedia značajne veličine, druge koje žive u sušnim uslovima imaju razvijeniju neurohipofizu. Veličina delova hipofize reflektuje hormonsku sekreciju iz nje, neophodnu za adaptaciju organizma na određene životne uslove. Veoma različita građa hipofize kičmenjaka ukazuje nam na evolutivni razvoj ove žlezde. Kod ciklostoma hipofiza je jednostavne građe, sa pomenutim regionima slabo međusobno povezanim. Delovi adenohipofize su predstavljeni tankim slojem ćelija i često se nazivaju pro-, mezo- i met-adenohipofiza. Smatra se da oni odgovaraju distalnom, kaudalnom delu i pars intermedia adenohipofize ostalih kičmenjaka. Za razliku od većine ostalih vertebrata ne postoji vaskularna povezanost sa hipotalamusom i prostorna povezanost ova dva organa ne mora da bude u vezi sa fiziološkom ulogom neurohormona hipotalamusa i hormona adenohipofize. Kod riba aktinopterigia povezanost delova hipofize je veoma dobra. Neurohipofiza, pak nije posebno razvijena već predstavlja sastavni deo pars intermedia u
66 koju zalazi u obliku prstiju i sa kojom je dobro povezana putem krvi. Mreža krvnih sudova koja povezuje adenohipofizu i eminenciju medijanu je karakteristična za sve aktinopterigije osim teleostea. Kod njih se adenohipofiza snabdeva neurohormonima hipotalamusa preko krvnih sudova koji prolaze kroz neurohipofizu. Pored toga hipotalamusni neuroni projektuju svoje nervne završetke direktno u hipofizu i tako je snabdevaju svojim hormonima, što izgleda predstavlja sekundarnu pojavu, odnosno naknadnu adaptaciju na karakteristične uslove života. Kod elazmobranhija, ajkula i raža, hipofiza takođe pokazuje određene razlike u građi u odnosu na druge ribe. Osnovna struktura je ista, uključujući i hipofizni portalni sistem ali je, na primer, često prisutan veoma veliki srednji deo (pars intermedia). Kod njih se takođe izdvaja deo adenohipofize koji nije povezan krvnim sudovima sa hipotalamusom i koji se naziva ventralni lobus. Najzad, hipofiza dipnoa pokazuje mnogo više sličnosti sa tetrapodama nego sa ostalim ribama. Specifične, različite ćelije adenohipofize nisu jasno odvojene, kao kod ostalih riba, nego su izmešane kao kod tetrapoda. Neurohipofiza ovih riba je takođe sličnija tetrapodama nego ribama. Više se razvija i predstavlja začetak razvoja nervnog lobusa karakterističnog za tetrapode. Ovakav razvoj neurohipofize je verovatno rezultat prelaska na kopneni način života i većom potrebom za hormonima neurohipofize, što potvrđuje i značajno veća količina deponovanih hormona u granulama. Još karakterističniji primer građe hipofize tetrapoda je prisutan kod gmizavaca, mada i kod ove kategorije životinja postoje bitne sistematske razlike. Ove razlike uglavnom se ogledaju u različitoj razvijenosti neurohipofize i prisustva, potpunog odsustva ili smanjenja pars tuberalis. Pored toga, za njih je karakteristično da adenohipofiza ima jasno izraženu orijentaciju glavene i kaudalne zone. Ovakva građa adenohipofize je karakteristična i za ptice. Pored
67 toga kod ptica nije zabeleženo prisustvo pars intermedia iako je kod kokoške utvrđeno postojanje MSH-melanostimulišućeg hormona, koji se stvara i izlučuje iz ovog hipofiznog regiona. Interesantno je da ovaj region nemaju ni slonovi ni kitovi, a kod adultnih primata i čoveka ona je veoma redukovana. Najednostavnija građa hipofize prisutna je kod ehidne, nekih glodara i insektivora. Hipofiza sisara sagrađena je kao i kod ostalih životinja od dva tipa ćelija: epitelijalnih, koje nastaju od tkiva od koga se razvijaju organi za varenje i nervnih ćelija poreklom od poda prednjeg mozga. Iz Ratkeovog džepa nastaje adenohipofiza koja se obično sastoji od pars distalis, pars tuberalis i pars intermedia. Izrastanjem poda međumozga nastaje neurohipofiza koja se sastoji od infundibularne drške, pars nervosa i eminencije medijane. U adenohipofizi kičmenjaka, zahvaljujući primeni elektronske mikroskopije, histohemijskih i imunofluorescentnih tehnika identifikovano je nekoliko tipova ćelija: acidofilne, bazofilne i hromofobne ćelije. Acidofilnih ćelija, kod glodara ima oko 40% od ukupnog broja ćelija. U okviru ove grupe razlikujemo dva tipa ćelija, koja se međusobno razlikuju više u fiziološkom smislu, odnosno koji hormon sintetišu, a manje na osnovu strukture: somatotropne (ovalan oblik, gusto raspoređene okrugle granule) i laktotropne (imaju krupnije granule od somatotropnih ćelija, ovalnog i elipsoidnog oblika) ćelije. Bazofilnih ćelija ima oko 60% i u njih spadaju tireotropne (male granule nejednake gustine) i gonadotropne ćelije (sitne, gusto raspoređene granule). Kortikotropne ćelije spadaju u bazofilne ali se često definišu i kao hromofobne. Intenzitet bojenja ovih ćelija često zavisi od količine granula trenutno prisutnih. U bazofilne ćelije spadaju i melanotropne ćelije.
68 Ćelije koje ne sadrže granule, verovatno nesekretorne ćelije takođe su prisutne u hipofizi i označene su kao glijalne i folikularne ćelije. b) Hormoni adenohipofize U adenohipofizi se sintetiše veći broj hormona peptidne strukture. Oni regulišu rad različitih endokrinih žlezda i drugih tkiva i organa kao što su: štitna žlezda, nadbubrežne žlezde, gonade, bubreg, mlečne žlezde, uterus itd. Funkciju adenohipofize možemo podeliti na metaboličku i regulatornu u odnosu na druge endokrine žlezde. Neki hormoni adenohipofize nalaze se kod svih kičmenjaka i ostvaruju kod svih istu ulogu. Neki pak pokazuju sasvim različitu ulogu u pojedinim sistematskim kategorijama. Adenohipofiza predstavlja izvor 10 peptidnih hormona: 1. Hormon rasta (somatomedin, somatotropin, STH, GH); 2. Tirotropni hormon (tireostimulišući hormon, TSH); 3. Luteotropni hormon (luteinizirajući hormon, luteotropin, LH); 4. Folikulostimulišući hormon (folikulotropin, folitropin, FSH); 5. Adrenokortikotropni hormon (kortikotropin, ACTH); 6. Prolaktin (PRL); 7. Melanostimulišući hormon (melanotropin, melanocitostimulišući, MSH); 8. Beta-lipotropin (β-LPH); 9. Beta- endorfin; 10. Met-enkefalin. Hormoni hipofize mogu da se podele u četiri grupe na osnovu strukturne sličnosti i pretpostavljenog evolutivnog porekla. I grupa: somatotropin i prolaktin, imaju veći broj sličnih sekvenci aminokiselina, a struktura im se podudara sa placentalnim hormonom laktogenom (takođe poznat kao somatomamotropin). II grupa: tirotropin, folikulotropin i luteotropin, glukoproteini koji imaju sličnu strukturu a građa im se podudara i sa horionskim gonadotropinom placente. III grupa: kortikotropin i
69 melanotropin slične strukture što sugeriše sličnu fiziološku ulogu i zajedničko evolutivno poreklo U ovu grupu spadaju i lipotropini a nedavno je otkriveno da endorfini i enkefalini imaju slične frakcije aminokiselina u svojoj strukturi sa lipotropinima. IV grupa: hormoni neurohipofze oksitocin i vazopresin, takođe slični po strukturi. Navedeni hormoni regulišu ili učestvuju sa nekim drugim faktorima u regulaciji velikog broja važnih funkcija organizma: rast somatskih ćelija, metabolizam, reproduktivne funkcije, stres i adaptacija, razvoj i funkcija mamilarnih žlezda, boja kože i modulacija reagovanja centralnog nervnog sistema. 1. Somatotropni hormon – hormon rasta Ovaj hormon ima snažan efekat na rast organizma što je dokazano još 1922. godine. Naime Lang i Smit su pokazali da hipofizektomisani mladi pacovi zaostaju u rastu, a ukoliko ima se izvrši supstitucija ekstraktom hipofize oni počinju da rastu i dostižu normalnu veličinu. Kod ljudi 4 do 10% težine hipofize otpada na hormon rasta, odnosno 5 do 10 mg po žlezdi. Hormon rasta je sagrađen od 191 amino kiseline sa dva intramolekulska disulfidna mosta i molekulskom težinom od 21,5 kDa. Sekrecija hormona rasta iz žlezde kod mnogih životinja pokazuje pulsativne faze i varira u toku 24 časa. Kod pacova postoje faze snažnog izbacivanja hormona rasta sa intervalom od 3 časa. Kod čoveka značajan deo lučenja ovog hormona prisutan je u toku prvih 90 minuta sna. Hormon se u cirkulaciji vezuje za nekoliko vrsta proteina nosača i poluživot mu je oko 20 do 25 minuta. Somatotropin ima anaboličko dejstvo na proteine, stimuliše ugradnju aminokiselina u proteine mišića i stimuliše ekstraćelijsko odlaganje kolagena. On
70 smanjuje urinarnu ekskreciju jona natrijuma i kalijuma što je verovatno posledica povećanog unošenja ovih elemenata u tkiva koja rastu. Njegovi efekti mogu se podeliti na direktne i indirektne efekte. U direktne efekte svrstavamo one u kojima hormon rasta deluje direktno na određena tkiva. Tkiva na kojima hormon rasta ima najsnažnije efekte su mišićno i koštano. U ove efekte spadaju dijabetogeno dejstvo, smanjenje preuzimanja glukoze u mišićima, lipolitičko u masnom tkivu i glikoneogenetsko u jetri. Pošto deluje dijabetogeno stimuliše i oslobađanje insulina a pošto i ovaj hormon ima anaboličke efekte na proteine (u nedostatku insulina povećava se katabolizam proteina), sve je u funkciji stimulisanja rasta tkiva. Pod indirektnim dejstvom smatra se uticaj hormona rasta na jetru gde stimuliše sintezu i sekreciju specifičnih materija prvo nazvanih somatomedini, zato što su posredovali u delovanju hormona rasta na somatske procese. Međutim kada su izolovani i kada je utvrđena njihova struktura i ustanovljeno da imaju dva peptida slična proinsulinu dobili su naziv isnulinu sličan faktor rasta (IGF) Pored jetre gde se sintetiše IGF I, ove materije nalazimo i u drugim tkivima, mišićima, hrskavici, kostima, bubrezima. Iz jetre se izlučuju u krv gde se vežu za specifične proteine koji ih transportuju do efektornih tkiva na koje pak mogu da deluju samo u slobodnoj formi. Interakcija somatomedina sa efektornim ćelijama podstiče mitogene efekte i dovodi do rasta ćelija. IGF I, putem negativne povratne sprege, utiče na hipofizu gde zaustavlja sekreciju GH različitim mehanizmima od somatostatina, vezujući se za receptor sa tirozin-kinaznom aktivnošću. IGF I utiče i na hipotalamus suprimirajući GHRH a aktivirajući somatostatinsku sekreciju.
71 Mehanizam dejstva hormona rasta sastoji se u vezivanju za membranske receptore, monomere od 620 AK, koji imaju tirozin-kinaznu aktivnost i potsećaju na recptore za citokine. Kada se jedan molekul GH veže za receptor formira se most između dva receptorska molekula, nagradi dimer koji ima tirozin-kinaznu aktivnost neophodnu za transdukciju signala u ćeliju. Signal se prenosi preko JAK 2 tako što dolazi do fosforilacije specifičnih proteina koji omogućavaju fiziološki odgovor na GH. 2. Prolaktin (PRL) Kod ljudi ovaj hormon reguliše rast i razvoj mlečnih žlezda, kao i laktogenezu, ali kod drugih vertebrata on pokazuje još mnoge veoma različite fiziološke efekte. Ni jedan drugi peptidni hormon nema tako širok dijapazon fiziološkog delovanja od kojih je velika većina usmerena ka uspehu u reproduktivnim procesima zbog čega se često naziva hormonom materinstva. Tek nedavno je pokazana njegova uloga kod negravidnih ženki i mužjaka. Izgleda da on u sadejstvu sa LH utiče na seksualne karakteristike jer hiperprolaktinemiju prati hipogonadizam. Neki rezultati pokazuju da inhibiciju sekrecije prolaktina prati gubitak LH receptora u testisima. Prolaktin takođe stimuliše rast prostate u kastriranih jedinki. Povećana sekrecija GH ili PRL kod muškog i ženskog pola prati galaktoreja. Pored toga povećanu sekreciju prolaktina prati hiperinsulinemija. Metabolički efekti ovog hormona su slični delovanju hormona rasta. Egzogena primena prolaktina kod ljudi sa manjkom hormona rasta rezultira u pozitivnom balansu azota, lipolizi. Prolaktin utiče na ponašanje velikog broja vrsta, a kod ljudi izaziva anksioznost i depresiju. Kod mnogih životinja on utiče na regulaciju osmolarnosti utičući na metabolizam soli i vode. Kod riba reguliše transport elektrolita u škrgama. Kod kopnenih urodela važan je za prelazak u vodenu sredinu u kojoj se obavlja proces razmnožavanja.
72 Kod ptica ovaj hormon reguliše sekreciju hranljivih sokova voljke, utiče na materinski instinkt i podstiče aktivnost ptica u vezi sa ležanjem na jajima i brigom o mladuncima. Kod nekih sisarskih vrsta pokazuje luteotropno dejstvo i zajedno sa FSH i LH utiče na žuto telo gde stimuliše sintezu i sekreciju progesterona. Progesteron poreklom iz žutog tela je odgovoran za rast i razvoj uterusa i supresiju rasta novih folikula i ovulacije. Prolaktin se kao i hormon rasta izlučuje iz hipofize u epizodama i poluživot u cirkulaciji mu je 15 do 20 minuta. Kao i hormon rasta intenzitet sekrecije prolaktina je povezan sa procesom spavanja ali maksimumi se međusobno ne podudaraju. Maksimalna sekrecija prolaktina počinje na kraju sna i posle buđenja naglo pada. Glikoproteinski hormoni hipofize - Tri hormona adenohipofize spadaju u ovu grupu, tirotropin (TSH), folikotropin (FSH) i luteotropin (LH). Ovi hormoni poseduju jedan ili više ugljenohidratnih delova u svom lancu. Svaki od njih je sagrađen od dve subjedinice, alfa i beta. Alfa subjedinica je identična za sva tri hormona a razlikuju se u građi beta subjedinice. Alfa subjedinica je sagrađena od 92 amino kiseline kod ljudi i 96 amino kiselina kod ostalih sisara. Međutim iako je alfa subjedinica kod ova tri hormona ista ipak postoje razlike u oligosaharidnom lancu na N kraju. Iako različita kod različitih životinjskih vrsta beta subjedinica ovih hormona je veoma slične građe. Sadrži 110-111 rezidua (LH), 112-118 (TSH) i 117-121 (FSH). 3. Tirotropni hormon (TSH) Još su rani radovi Alena i Smita pokazali da hipofizektomisani i tireoidektomisani punoglavci ne mogu da dožive metamorfozu u žabu. Ako se tiroidektomisanim punoglavcima doda ekstrakt tiroidne žlezde one prolaze kroz metamorfozu i pretvaraju se
73 u žabu. Ako hipofizektomisanim jedinkama dodamo ekstrakt hipofize one takođe prolaze kroz metamorfozu, ali kod hipofizektomisanih i tiroidektomisanih punoglavaca ekstrakt hipofize ne provocira metamorfozu. Ovi eksperimenti su sugerisali da hipofiza verovatno sintetiše nešto što utiče na tiroidnu žlezdu da luči svoj produkt koji stimuliše proces metamorfoze. Kasnije je definisan i izolovan hormon koji stimuliše rad tiroidne žlezde, tirostimulišući hormon (TSH). Ovaj hormon se sintetiše u hipofizi svih izučavanih vertebrata. Ime je dobio po svojoj primarnoj ulozi, stimulisanju funkcije štitne žlezde. Za ovaj hormon je karakteristično da učestvuje u stimulaciji skoro svih nivoa sinteze tiroidnih hormona, preuzimanju jodida iz cirkulacije, sintezi hormona (jodinacija tirozina u tireoglobulinu, njihovom preuzimanju iz koloida (endocitoza), sekreciji T3 i T4. Ovom hormonu pripisuje se uloga u pojavi egzoftalmusa, iskolačenosti očnih jabučica kod bolesnika od hiperfunkcije štitne žlezde. Mehanizam delovanja TSH na tireocite započinje vezivanjem ovog hormona za receptore koji se nalaze na plazma membrani. Kao i sam hormon i receptor se sastoji od dve komponente. Hormon se svojim beta krajem (koji je specifičan) vezuje za spoljašnju komponentu, zatim dolazi do pomeranja kompleksa hormon-receptor i alfa subjedinica hormona inicira dalji prenos signala kroz membranu. Kao rezultat dolazi do povećanja cAMP-a u ćeliji koji dalje aktiviraju biohemijske procese i produkuju karakterističan fiziološki odgovor. 4. i 5. Folikulostimulišući hormon (FSH) i Luteotropni hormon (LH) Ova dva hormona funkcionalno se mogu razdvojiti samo kod endoterama. Kod ostalih kategorija (ribe, vodozemci i gmizavci) adenohipofiza luči samo jedan hormon označen kao GSH (gonadostimulišući hormon) koji obavlja funkcije i FSH I LH.
74 FSH je odgovoran za rani razvoj ovarijalnih folikula kod ženki i inicijalni korak u maturaciji spermatida kod mužjaka. Pored toga FSH kod mužjaka povećava koncentraciju LH receptora na Lejdigovim ćelijama i na taj način omogućava delovanje LH na proces spermatogeneze. Folikulotropin stimuliše sintezu androgen-vezujućeg proteina u Sertolijevim ćelijama u testisima. Kod ženki FSH takođe podstiče sintezu receptora za LH i na taj način omogućava razvoj žutog tela. LH stimuliše sintezu testosterona u Lejdigovim ćelijama testisa i odgovoran je za ovulaciju i početni razvoj žutog tela u kome se sintetišu ženski polni hormoni. 6. i 7. Kortikotropin (ACTH) i melanotropin (MSH) Adrenokortikotropni hormon (ACTH) i alfa-melanotropin (alfa-MSH) su hormoni adenohipofize koji imaju sličnu strukturu jer nastaju iz zajedničkog prekursora proopiomelanokortina (POMK). ACTH se sintetiše u kortikotropnim ćelijama u pars distalis a MSH u melanotropnim ćelijama pars intermedia. 1964 naučnik Li je definisao beta-lipotropin (8. hormon adenohipofize) koji se danas smatra kao komponenta znatno većeg molekula, koji je prekursor proopiomelanokortina iz koga se isecanjem izdvajaju i ACTH i MSH. C-terminalni kraj beta-lipotropina (61-93 sekvence) predstavlja beta-endorfin (9. hormon adenohipofize), a manji deo (61-65 sekvenci) met- enkefalin (10 hormon adenohipofize). Oba hormona i beta-endorfin i met-enkefalin funkcionišu kao endogeni opioidi u okviru nervnog sistema verovatno slično dejstvu analgetika kod ljudi. Isecanje molekula ACTH odvija se enzimima koji su prisutni u pars distalis, a isecanje MSH enzimima koji su prisutni u ćelijama pars intermedia. Ostaci POMK molekula posle isecanja ovih hormona se oslobađaju zajedno sa njima procesom egzocitoze.
75 ACTH je najmanji peptidni hormon adenohipofize i sastoji se od 39 aminokiselina. Početni deo lanca do 24 aminokiseline je isti kod mnogih vrsta a strukturne razlike su pronađene u delu lanca od 24-33. Osnovna uloga ACTH je stimulacija sinteze glukokortikoida koju započinje vezivanjem za melanokortin-2-RC na plazma membrani ćelija kore nadbubrežnih žlezdi. Dalji prenos signala posredstvom G- proteina odvija se aktiviranjem adenilat-ciklaze i povećanjem koncentracije cAMP-a. Povećana koncentracija cAMP-a dovodi do aktivacije specifične protein-kinaze-A, koja dalje fosforiliše SSC enzim, preko koga se stimuliše nastanak holesterola iz holesterol- estara. Ovaj protein funkcioniše kao LDL RC koji je neophodan za preuzimanje holesterola iz krvi, favorizuje transport slobodnog holesterola u mitohondrije i stimulišu biohemijske promene na bočnim lancima holesterola. Prvih 13 aminokiselina u lancu ACTH je identično kao kod MSH pa je zato razumljivo pojava tamne-bronzane boje (posebno lica) kod pacijenata sa Adisonovom bolešću. Naime kod ovih bolesnika se kao posledica hipofunkcije kore nadbubrežnih žlezda, zahvaljujući funkcionisanju negativne povratne sprege, nagomilava ACTH u cirkulaciji i ostvaruje pomenuto dejstvo. Hormon MSH (intermedin) je prisutan kod svih kičmenjaka gde utiče na boju kože. U koži riba, vodozemaca i gmizavaca nalaze se specifične ćelije koje sadrže granule melanina koje upijaju svetlost i druge koje u sebi imaju granule koje odbijaju svetlost. Prve ćelije se nazivaju melanofore, a druge iridofore. Regulacija promene boje ovih životinja regulisana je funkcionisanjem neuroendokrinog refleksnog mehanizma. Receptori od kojih počinje ova reakcija nalaze se u retini oka (fotoreceptori). Signali koji informišu o boji podloge prenose se do hipotalamusa gde se sintetiše MSH-RH (MSH-
76 oslobađajući hormon), a verovatno i MSH inhibirajući faktor. Na tamnoj podlozi oslobađa se MSH, a na svetloj inhibira njegovo oslobađanje što obezbeđuje tamnu, odnosno svetlu boju kože. Tamnu boju kože omogućavaju melanofore sa melaninom koji upija svetlost, a svetlu boju iridofore sa telašcima koja odbijaju svetlost. c) Hormoni neurohipofize 1. i 2. Oksitocin i vazopresin (antidiuretički hormon) Oksitocin i vazopresin su nonapeptidi koji nastaju iz odgovarajućih prohormona oksifizina i presopsina koji se sintetišu u magnocelularnim jedrima supraoptičkog i paraventrikularnog jedra u hipotalamusu. U sastav prohormonske forme ova dva hormona ulazi i protein neurofizin. Granule sa prohormonom putuju duž aksona kroz hipofiznu dršku do zadnjeg dela hipofize, neurohipofize. Neurofizin se ponekad naziva i oksitocin i vazopresin transportni protein. Ima podataka da ako se ne sintetiše neurofizin ovi hormoni ne mogu da dopru do ćelija neurohipofize. Oksitocinski neuroni šalju svoje aksone ne samo do neurohipofize već i u različite delove mozga gde funkcioniše kao neurotransmiter učestvujući u ispoljavanju određenih oblika ponašanja. Sekrecija ovog hormona regulisana je ekscitatornim holinergičkim i inhibitornim neuronima koji grade sinapse sa oksitocinskim neuronima u supraoptičkim i paraventrikularnim jedrima. Oksitocin se izlučuje procesom egzocitoze koji obezbeđuje povećana koncentracija kalcijumovih jona nastala otvaranjem kalcijumovih kanala. Putem krvi ovaj hormon dospeva do svojih efektornih ćelija i vezuje se za receptore na plazma membrani miotelijuma mlečnih žlezda i glatkoj muskulaturi uterusa. Prenos signala odvija se posredstvom membranskog fosfolipidnog sistema i formiranjem IP3 kao
77 sekundarnog glasnika, koji stimuliše povećanu koncentraciju kalcijumovih jona. Kalcijum-kalmodulin dalje stimuliše fosforilaciju regulatorne subjedinice miozina što, uz delovanje prostaglandina (PGF2α) omogućava kontrakcije materice. Oksitocin izaziva kontrakcije glatke muskulature uterusa u toku poslednje 2-3 nedelje trudnoće. Ovaj efekat je verovatno uslovljen naglim povećanjem oksitocinskih receptora pod uticajem povećanje koncentracije estrogena pred kraj trudnoće (u 20. nedelji trudnoće 80 puta se poveća koncentracija receptora za oksitocin, a do 36. nedelje 200 puta). Smatralo se da specifičan okidač uticaja oksitocina na procese kontrakcije može da bude odnos između koncentracije estrogena (koja se povećava) i progesterona (koja se smanjuje pred kraj trudnoće i u toku porođaja. Najnovija saznanja, međutim, ukazuju da oksitocin poreklom iz fetusa pred porođaj prolazi kroz placentu i ulazi u krvotok majke gde podstiče intenzivnu sekreciju oksitocina iz hipofize majke koja dovodi do porođaja. Direktna stimulacija za oslobađanje oksitocina iz neurohipofize su i nervni stimulusi iz cerviksa (poznati kao Fergusonov refleks) u momentu porođaja. Delovanje oksitocina na mlečne žlezde uslovljeno je fizičkim stimulusima tokom sisanja koji se nervnim vlaknima prenose kroz kičmenu moždinu do srednjeg mozga a odatle do oksitocinskih neurona hipotalamusa. Mehanizam delovanja oksitocina na mlečne žlezde je posredovan membranskim receptorima na mioepitelijalnim ćelijama izazivajući kontrakcije mišićnih vlakana koji istiskuju mleko iz alveola u duktuse i napolje preko bradavice. Pokazano je takođe da oksitocin utiče na materinsko ponašanje životinja posle porođaja a naročito za vreme dojenja mladih. Vazopresin se sintetiše u neuronima supraoptičkih i paraventrikularnih jedara ali su ćelije koje ga sintetišu identifikovane i u suprahijazmatičnom jedru i u nekim oblastim
78 van hipotalamusa. Aksoni vazopresinergičkih neurona ne projektuju se samo u neurohipofizu već neki od njih ostvaruju veze sa fenestriranim kapilarima u medijani eminens a neki se projektuju i u kičmenu moždinu. Kod ljudi vazopresin je označen kao arginin-vazopresin, za razliku od onog prisutnog kod svinje na primer koji je označen kao lizin-vazopresin. Do danas je vazopresin identifikovan samo kod sisara. Sinteza vazopresina je slična sintezi oksitocina, započinje sintezom preprohormona, prepropresofizina koji je sagrađen od 166 aminokiselina i koji sadrži ne samo signalnu sekvencu, vazopresin i neurofizin već i jedan glukoprotein čija uloga do danas nije poznata. Uloga neurofizina je rasvetljena otkrićem da mutanti pacovi koji imaju deformaciju na genu koji kodira vrlo visoko konzerviran region neurofizina II sprečava translaciju iRNK za vazopresin. Ovi pacovi pate od bolesti ekvivalentne humanom obliku dijabetesa insipidusa. Vazopresin ostvaruje svoje dejstvo preko specifičnih receptora koji su pronađeni na mnogim organima, bubrezima, hipofizi, krvnim sudovima, trombocitima, jetri, gonadama i nekim tumorskim ćelijama. Do sada su identifikovane dve vrste vazopresinergičkih receptora – VR1 koji se nalaze na većini tkiva i VR2 koji se nalaze na bubrezima i preko kojih je regulisan proces reapsorpcije vode. Prenos informacija preko prve grupe odvija se aktiviranjem fosfolipidnog sistema i formiranjem IP3 kao sekundarnog glasnika, a druge grupe preko adenilat ciklaznog sistema i cAMP-a kao sekundarnog glasnika. Međutim najnoviji rezultati ukazuju da izgleda postoji znatno više subklasa ovih receptora (VR2). Receptori za vazopresin najvećim delom su smešteni u distalnim tubulima sabirnih cevčica. Nakon formiranja kompleksa vazopresin-VR2 dolazi do aktivacije adenilat ciklaze i produkcije cAMP-a koji aktivira specifičnu protein
79 kinazu. Aktivirana protein kinaza utiče na fosforilaciju tubulina koji se lepi za mikrotubule. Oni se dalje ugrađuju u apikalnu membranu bubrežnih tubula gde formiraju kanale za prolazak vode koji se odvija slobodnom difuzijom. U odsustvu vazopresina ne dolazi do reapsorbcije vode iz bubrežnih kanalića i izlučuje se hipoosmotična mokraća. Kada je koncentracija ovog hormona u plazmi visoka, na primer za vreme pojačanih krvarenja ili nekih drugih uzroka koji izazivaju dehidrataciju, voda se u bubrezima pojačano zadržava a izlučuje se hiperosmotska mokraća. Regulacija sekrecije vazopresina omogućena je volumenom krvi, aktivnošću osmoreceptora u hipotalamusu osetljivih na koncentraciju natrijuma i šećera i koji se aktiviraju povećanom osmolarnošću krvi. Vazopresin utiče na nivo krvnog pritiska delujući na volumen krvi. Kada se volumen krvi poveća, aktiviraju se receptori aortnog i karotidnog telašca, osetljivih na pritisak, i šalju impulse u moždano stablo preko nerva vagusa i glosofaringijalnog nerva. Ovi impulsi se odatle prenose do hipotalamusa i sekrecija vazopresina je inhibirana. Sekrecija ACTH i TSH je regulisana vazopresinom koji do prednjeg režnja hipofize dospeva portalnim sistemom. On stimuliše sekreciju ACTH podstičući delovanje CRH. S druge strane izgleda da inhibira oslobađanje TRH.
80 ŠTITNA (ŠTITASTA) ŽLEZDA - TIROIDNA (TIREOIDNA) ŽLEZDA (postoje različita imena kojima se naziva ova žlezda i koju možete da nađete u literaturi. Naziv je dobila zbog svog oblika koji potseća na štit koji se na grčkom kaže tyros. Prema tome izgleda najpravilnije da se upotrebljava termin tiroidna žlezda, kako se naziva i na engleskom – thyroid gland, ali ćete u našim udžbenicima najčešće naći naziv tireoidna žlezda!?) Tireoidna žlezda i njeni hormoni regulišu metabličke procese u tkivima podešavajući ih prema potrebama organizma. Glavna ciljna tkiva za tireoidne hormone su skeletni mišići, srčani mišić, jetra i bubrezi. Tireoidni hormoni učestvuju kao aktivatori enzima u regulaciji prometa ugljenih hidrata i masti i neophodni su za rastenje, diferen- cijaciju i razviće kao i za maturaciju. U slučajevima hipofunkcije tireoideje kao i u slučaju njene ekstirpacije u eksperimentalnim uslovima, dolazi do niza poremećaja u organizmu kao na primer: smanjenje nivoa metabolizma i otpornosti prema hladnoći, usporeno reagovanje na nadražaje, a kod ljudi ukoliko je tireoidna funkcija smanjena u mladosti, dolazi do fizičke i mentalne zaostalosti. Nasuprot tome, povećano lučenje tireoidnih hormona ima za posledicu povećanje prometa materija i proizvodnje toplote, gubitak u težini, a kod ljudi i neurozu i tahikardiju. Još u XV i XVI veku anatomi su detaljno opisali tiroidnu žlezdu i njenu ulogu u razvoju karakterističnog oboljenja koje se manifestovalo povećanom gušom – gušavošću. Fiziološka osnova ovog oboljenja i uloga tiroidne žlezde u tome je otkrivena vekovima kasnije sledeći brojna otkrića u hemiji. Francuski naučnik Kurtua je otkrio jod 1811. godine a engleski naučnik Dejvi je pokazao 1813. da je jod element, ime je dobio1814. (Gej-Lisak ), a posle toga je otkriveno da ovog elementa ima dosta u morskoj hrani i da ishrana pacijenata sa gušavošću ovakvom hranom značajno popravlja stanje. Sredinom XIX veka je pokazano da se gušavost javlja u krajevima gde nedostaje jod u vodi za piće. Magnus-Levi (1895) je pokazao da suva životinjska tiroidea povećava intenzitet
81 metabolizma kod zdravog čoveka i pretpostavljeno je da ova endokrina žlezda sintetiše neke materije koje utiču na fiziološku aktivnost drugih organa. 1918. godine izolovana je materija iz tiroideje i nazvana tiroksin, a takođe je pretpostavljena i njena strukturna formula. Uskoro potom je pokazano da fiziološka aktivnost izazvana produktom tiroideje nije samo posledica delovanja tiroksina već da postoji i neka aktivna materija koja ima manje jodida (Kendal). Gros i Pit-Rivers (1952) su izolovali iz žlezde trijodtironin i pokazali da je on aktivniji od tiroksina, a danas se pretpostavlja da je tiroksin zapravo prekursor za trijodtironin koji je fiziološki aktivniji. Tiroidna žlezda se u toku embriogeneze razvija iz prednjeg dela creva, farinksa – ždrela i formira dva lobusa koji naležu na traheju. Lobusi su spojeni tkivom iste građe u vidu mostića - istmusa. Tiroidna žlezda je jedina među endokrinim žlezdama koja ima vezikularnu strukturu. Tiroidno tkivo je sagrađeno iz velikog broja meškova (folikula), sagrađenih od jednog sloja epitelijalnih prizmatičnih ćelija, tirocita, koje okružuju koloidnu masu u sredini. Višeslojni epitel nalazimo retko, ima ga na primer kod kornjača. Folikularne ćelije u jednom folikulu međusobno se razlikuju i predstavljaju individualne metaboličke jedinice. Folikuli su međusobno odvojeni krvnim sudovima i vezivnim elementima. Folikularne ćelije sintetišu tiroglobulin koji se oslobađa u koloidni prostor folikula egzocitozom i značajan je u procesu jodinacije tirozina i sinteze tiroidnih hormona. Mreža krvnih sudova i kapilara je veoma razvijena, ali oni nisu inervisani. Tiroidno tkivo se ubraja među tkiva najbolje snabdevena krvnim sudovima kod sisara. Zid meška čini bazalna membrana uz koju se nalazi epitel, najčešće jednoslojan. Broj meškova kod nižih životinja je manji nego kod viših, a njihova veličina se kreće od 20 do 600 μ. Kod nekih reptila nalazimo "džinovske meškove" (gušter), a kod anura
82 meškovi su veličine 300 do 400 μ. Njihov oblik je različit najčešće nepravilan. Štitna žlezda nekih sisarskih vrsta, uključujući čoveka je bogato simpatički inervisana. Između folikula smeštene su ćelije koje oslobađaju histamin i serotonin i neke druge supstance koje utiču na sekreciju tiroidnih hormona i povećavaju prokrvljenost žlezde. Tiroidni hormoni Za sintezu tiroidnih hormona neophodan je jod. Od ukupne količine ovog elementa u organizmu 90-95% nalazi se u pomenutoj žlezdi. Jod unesen hranom se resorbuje iz tankog creva posle redukcije u jodide. Transportuje se putem krvi posredstvom više različitih proteina. Ukupna koncentracija jodida u plazmi je 8-15 µg/100ml dok onog vezanog za proteine ima 6-8 µg/100 ml. Po dolasku u tiroidnu žlezdu jodidi se vezuju za tiroidne hormone putem serije metaboličkih koraka: 1. aktivan transport u ćelije folikula i oksidacija; 2. jodinacija tirozina unutar tireoglobulina u T3 i T4. 3. proteoliza tiroglobulina uz otpuštanje slobodnih jodotirozina i jodotironina; 4. dejodinacija jodotirozina unutar tiroidnih folikularnih ćelija i oslobađanje jodida za ponovnu upotrebu. Tirocite zahvataju jodide iz cirkulacije kroz bazalnu membranu i transportuju u ćeliju posredstvom Na/J kotransportera, nasuprot elektrohemijskom gradijentu koncentracije. Jodidi se potom oksiduju pod uticajem peroksidaza u formu koja se ugrađuje u tirozin vezan za tiroglobulin. Na taj način nastaju monojodtirozin (1 jod vezan) i dijodtirozin (2 joda vezana) rezidue. Ove rezidue se potom kupluju u tetrajodtironin (T4) i u manjoj količini trijodtironin (T3). Ovo oksidativno kuplovanje katalizuje peroksidaza, verovatno ona ista koja je odgovorna za konverziju joda. Postoje dve teorije o procesu kuplovanja tiroksina i trijodtironina. Jedna pretpostavlja da do ovog
83 procesa dolazi dok su monojodtirozin i dijodtirozin vezani za tiroglobulin, a druga da se najpre oni odvajaju od tiroglobulina, kupluju u trijodtironin i tiroksin i ponovo vezuju za tiroglobulin i čuvaju u koloidu dok se ne ukaže potreba za njihovom sekrecijom. Najnovija istraživanja idu u prilog prvoj hipotezi. Tiroksin povećava metabolizam u svim ćelijama osim mozga, testisa, uterusa, limfnih čvorova i slezine. On negativno utiče na metabolizam u adenohipofizi, verovatno zbog negativnog delovanja na sintezu TSH. Pošto povećava metabolozam, tiroksin povećava proizvodnju toplote. Veličina kalorigenog delovanja tiroksina zavisi od nivoa sekrecije kateholamina i od nivoa metabolizma pre tretiranja. Tireoidektomija povlači za sobom postepeno smanjenje osnovnog energetskog prometa koji dostiže najniže vrednosti tek nekoliko dana posle operacije. U toku dana iz tiroidne žlezde se izlučuje 80-100 g T3 i T4 a odnos u izlučenoj koncentraciji ova dva hormona je 1:10. Oba hormona se transportuju cirkulacijom i dospevaju do efektornih tkiva ali fiziološku aktivnost ostvaruje trijodtironin čija ukupna količina nastaje 90% dejodinacijom tiroksina. Oslobođeni jodidi iz štitne žlezde posle sekrecije hormona jednim delom se izlučuju putem urina a delom se vraćaju u žlezdu i ponovo koriste. Oko trećina izlučenog tiroksina se metaboliše u jetri i izbacuje iz organizma fecesom. Poluživot T4 u plazmi je oko 6 do 7 dana, a T3 oko 1 dan. Endotermni organizmi moraju sami da stvaraju sopstvenu energiju i to čine posredstvom tiroidnih hormona koji stimulišu potrošnju kiseonika i stvaranje ATP-a u mitohondrijama. ATP je neophodan za rad natrijumove pumpe koja se koristi za 40% ukupne telesne energije. Tiroidni hormoni, dakle, učestvuju u aktivaciji enzimskih sistema koji katalizuju oksidativne procese u mitohondrijama i ubrzavaju oksidacije u
84 ciklusu trikarbonskih kiselina. Pored toga oni povećavaju aktivnost različitih enzima tipa karbohidraza, amilaza, transferaza i drugih. Tiroksin ubrzava resorbciju glukoze u crevima i njeno razlaganje u ćelijama. Tiroidni hormoni smanjuju količinu glikogena u jetri, povećavaju metabolizam masti i smanjuju količinu masti u depoima kao i u plazmi. Poznato je na primer da tiroksin smanjuje nivo holesterola u krvnoj plazmi. Osim toga on ubrzava katabolizam proteina. Osobe kod kojih je povećana sekrecija tireoidnih hormona su mršave (tirotoksična miopatija), dok su one sa hipofunkcijom tireoideje gojazne. Veća doza tiroksina uneta u organizam eksperimentalne životinje ubrzava katabolizam belančevina i dovode do negativnog bilansa azota, javlja se kreatinurija, povećava se količina mokraćne kiseline i amonijaka u mokraći. Tiroksin je neophodan za resorbciju vitamina B 12 kao i za sintezu vitamina A. Tiroksin deluje na nervni sistem tako što povećava njegovu razdražljivost, smanjuje reakciono vreme i neophodan je za mentalni razvoj čoveka. Tiroksin deluje i na srce, povećavajući frekvenciju. Kod ljudskog fetusa tiroidni hormoni majke veoma slabo prolaze placentu i nisu neophodni za njegov razvoj do 10-11 nedelje trudnoće. U ovom periodu formira se tiroidna žlezda fetusa čiji hormoni postaju esencijalni za dalju maturaciju i diferencijaciju fetalnih tkiva posebno za razvoj mozga. U mozgu oni izazivaju stvaranje mijelina, stimulišu sintezu proteina i razvoj aksona verovatno stimulišući specifičan nervni faktor rasta. Ovi hormoni su takođe neophodni za normalnu sintezu hormona rasta jer ovaj hormon ne može da ostvaruje svoje dejstvo u odsustvu tiroidnih hormona. a) Mehanizam dejstva tiroidnih hormona Mehanizam dejstva tiroidnih hormona je posredovan specifičnim receptorima za ove hormone koji su otkriveni u jedru i mitohondrijama jetre, miokarda, bubrega,
85 skeletnih mišića i crevne mukoze. U novije vreme pokazano je prisustvo receptora za tiroidne hormone koji su smešteni na plazma membrani čija aktivacija utiče na rad jonskih kanala, posebno Na-K-ATP-aznu pumpu što za posledicu ima povećano preuzimanje amino kiselina i glukoze koji se koriste u povećanoj produkciji toplote (kalorigenezi). Najveći afinitet za tiroidne hormone pokazuju receptori unutrašnje membrane mitohondrija preko koga se indukuje sinteza specifičnih enzima koji takođe učestvuju u proizvodnji energije. U mitohondrijama mozga adultnih pacova kao i u slezini i testisima receptorni proteini za ove hormone nisu nađeni. Međutim u mozgu novorođenih pacova, sve do 12 dana starosti receptori za tireoidne hormone postoje. Unutarjedarni receptori su transkripcioni modulatori koji dovode do sinteze specifičnih proteina. Značajna kategorija proteina sintetisanih na ovaj način su receptori za kateholamine na srčanom mišiću. Gustina receptora u pojedinim tkivima nije ista, a njihova opšta karakteristika je da imaju veliki afinitet ali mali kapacitet za tiroidne hormone. Mehanizam ulaska tireoidnih hormona u ćeliju nije još poznat, difuzija ili nosačem-posredovan tarnsport. Sigurno je, za sada, da hormoni ulaze u ćeliju u nevezanom obliku. Jedarni receptori za tiroidne hormone su slični glukokortikoidnim, ali za razliku od njih ne poseduju protein toplotnog šoka te može doći do interakcije receptora sa hromatinom i bez prisustva tiroidnih hormona u jedru. Za razliku od glukokortikoidnih, tireoidni hormoni prolaze membranu jedra u slobodnom, a ne u vezanom obliku. Pokazano je da T3 i T4 izazivaju povećanu sintezu proteina u toku 5 sati. Ovaj proces u najvećem broju slučajeva sledi povećanu koncentraciju mRNK, koja dalje izaziva sintezu specifičnih proteina. Uloga ovih proteina je, kao što je pomenuto, višestruka. Oni mogu da izađu iz ćelije i učestvuju
86 u regulaciji drugih tkiva, enzimi glukoneogeneze, respiratorni enzimi, ili mogu da budu vezani za membrane ćelija (plazma membrane) kao na primer Na-K- ATP-aze ili receptori za kateholamine. Aktivirajući Na–K-ATP-azu oni aktiviraju transport natrijumovih i kalijumovih jona kroz membranu. Povećan transport ovih jona povećava korišćenje ATP, kao i korišćenje znatne količine kiseonika što predstavlja biohemijsku osnovu metaboličkog delovanja hormona. Naime natrijumova pumpa je bitna za početak promene (povećanja) aerobne respiracije u mitohondrijama i korišćenje ATP-a. Kao odgovor na tiroidne hormone povećava se kapacitet mitohondrija za oksidativnu fosforilaciju povećanjem broja i veličine krista mitohondrija mišića i drugih efektornih tkiva. Povećanje efekta kateholamina od strane tireoidnih hormona je rezultat povećanog broja receptora za ove hormone. Osim nuklearnih ustanovljeno je i prisustvo receptora u citosolu i na unutrašnjoj mitohondrijalnoj membrani. Budući da mitohondrije sadrže DNK i poseduju izvestan kapacitet za sintezu RNK i proteina, otkriće receptornih mesta velikog afiniteta za T3 ukazuje na mogućnost da tireoidni hormoni mogu direktno da modulišu gensku ekspresiju u mitohondrijama. Poznato je da je većina mitohondrijalnih proteina kodirana nuklearnim genima, sintetisana na ribozomima, a potom transportovana u mitohondrije. Za sada znamo da se samo 10-12 proteina, podrazumevajući i hidrofobne peptide unutrašnje mitohondrijalne membrane, sintetiše u mitohondrijama. Većina ovih polipeptida su subjedinice enzima mitohondrija čija sinteza, kako izgleda zavisi od prisustva subjedinica koja se sintetišu u citoplazmi. Činjenica da T4 izaziva hiperplaziju i hipertrofiju populacije mitohondrija u većem broju efektornih tkiva i da je za dobar deo produkata sinteze mitohondrija neophodno
87 učešće subjedinica citoplazme ukazuje da se pomenuti efekat T3 ostvaruje koordinacijom genske ekspresije jedra i mitohondrija. b) Regulacija tireoidne funkcije Regulacija funkcije štitne žlezde u svim etapama, počev od koncentrovanja joda u žlezdi sve do oslobađanja hormona u cirkulaciju, kako je već napred izloženo zavisi od TSH iz adenohipofize, odnosno od TRH u hipotalamusu. Regulacija se odvija po principu negativne povratne sprege, tj. povećan nivo slobodnog tiroksina u cirkulaciji supresivno deluje na funkciju adenohipofize i smanjuje lučenje TSH. Suprotno tome smanjenje koncentracije tiroksina u cirkulaciji deluje kao adekvatan stimulus na TSH i podstiče njegovo oslobađanje u krvotok. Električna stimulacija hipotalamusa ima za posledicu povećano lučenje TSH i odgovarajuće efekte na lučenje hormona. Prema nekim istraživanjima izgleda da tireoidni hormoni (T4 i T3) u mehanizmu povratne sprege deluju na obe komponente, adenohipofizu i hipotalamus. Pored "duge sprege (velike petlje)" između hormona u cirkulaciji i adenohipofize i hipotalamusa, postoji i "kratka sprega (mala petlja)" na relaciji adenohipofiza-hipotalamus, tj povećana koncentracija TSH u adenohipofizi deprimira sintezu TRH u hipotalamusu. Uz humoralni put regulacije aktivnosti postoji i neuralni put koji je značajan u uslovima delovanja stresora ili niske i visoke temperature sredine. Neposredan efekat delovanja nekih stresora kao na primer, imobilizacija, hemoragija, udisanje etra, amonijaka i hloroforma izražen je u vidu depresije tireoidne aktivnosti, što je po nekim tumačenjima posledica vazokontsrikcije u nivou tireoideje. Vazokonstrikcija dovodi do smanjenja sinteze i sekrecije hormona. Niska temperatura sredine u dužem trajanju
88 aktivira tireoidnu funkciju. Hronično delovanje drugih stresora takođe ima stimulativne efekte i povećava intenzitet sinteze i lučenja tireoidnih hormona. U neposrednim reakcijama na delovanje stresora bitnu ulogu imaju adrenomedularni i adrenokortikalni sistem. c) Poremećaji u funkcionisanju štitne žlezde Hiperfunkcija tiroidne žlezde označava se kao tireotoksikoza i može biti izazvana pojavom tumora na žlezdi. Najpoznatiji oblik ovakvog poremećaja je Graves-ova bolest koja se karakteriše pojavom gušavosti, egzoftalmusom (iskolačenost očnih jabučica), dermopatijama i edemima na nogama. Uzrok ove bolesti je nepoznat iako postoje jake indicije da predstavlja jedan oblik autoimunske bolesti, genetski determinisane koja se mnogo češće javlja kod žena. Ostali simptomi tirotoksikoze su povećana temperatura tela, tahikardija, tremor, znojenje, tromost nogu. Leči se primenom antitiroidnih lekova, koji blokiraju peroksidazni sistem ili davanjem radioaktivnog joda da se popije koji izaziva razaranje tiroidnog tkiva, ili hirurškim odstranjivanjem jednog ili oba lobusa. Ukoliko se u potpunosti odstrani žlezda mora da se konstatno i kontrolisano primenjuje njihova egzogena substitucija. Suprotan oblik bolesti povećane funkcije tiroidne žlezde je hipotiroidizam koji nastaje kao rezultat hipofiznih lezija često izazavanih posebnim tumorima koji, inhibirajući sintezu TSH, sprečavaju stvaranje tiroidnih hormona. Kod starijih osoba obolelih od hipotiroidizma javljaju se i otekline na licu i telu poznate kao miksedem. Postoje i oblici kongenitalnog nedostatka tiroidnog tkiva koje izaziva brojne dramatične posledice u organizmu (kretenizam, smanjen rast itd.). Nedostatak joda u hrani takođe izaziva hipofunkciju žlezde koja je poznata kao endemska gušavost.
89 Paratiroidne žlezde Paratireoidne žlezde ili epitelijalna telašca imaju samo kopneni kičmenjaci. Embrionalno one se razvijaju na račun epitela škržnih kesa. To su parni organi i ima ih obično dva para, a kod nekih vrsta kičmenjaka može ih biti i više. Kod čoveka i biljojeda one su jasno izdvojene od štitne žlezde iako su postavljene uz samo tkivo ove žlezde; kod mesojeda one se nalaze u kapsuli štitne žlezde. Osnovna uloga paratiroidnih žlezda je u tome da održavaju određeni nivo kalcijumovih jona u vanćelijskoj tečnosti tako što povećavaju njegovu koncentraciju. Pored paratireoidnih žlezda isto fiziološko dejstvo ima i 1,25-dihidroksi vitamin D3, metabolit vitamina D3. Suprotnu ulogu ima (tireo)- kalcitonin, hormon štitne žlezde čija je funkcija smanjenje koncentracije kalcijuma u cirkulaciji. Paratireoidni hormon povećava nivo kalcijuma u plazmi tako što mobiliše kalcijum iz kostiju i povećava izlučivanje fosfata preko bubrega, dok tireokalcitonin podstiče deponovanje kalcijuma u kostima i resorpciju iz creva. Kalcijum je esencijalan za mnoge fiziološke procese, rast kostiju, proces hemostaze, održavanje membranskih potencijala, replikaciju ćelije, procese sekrecije i kontraktilne procese, a poseban značaj ima kao sekundarni glasnik u posredovanju hormonskih signala. Kod odraslih ljudi ukupna količina kalcijuma u telesnim tečnostima (cirkulacija i ekstracelularno) je oko 4-5,2 mg/dl. Oko polovine cirkulišuće količine kalcijuma je u slobodnoj formi, a ostatak je vezan za albumine plazme. Ova koncentracija remeti se poremećajima u sastavu proteina plazme, posebno promenama koncentracije albumina plazme, poremećajima acido-bazne ravnoteže. Najveći izvor kalcijuma u organizmu su kosti (oko 1 kg), zatim meka tkiva, a na kraju ekstracelularne tečnosti.
90 Histološka građa paratireoidnih žlezda je relativno jednostavna. Spoljašnja kapsula koja se oslanja na tireoideu predstavlja vezivni omotač, koji šalje prema unutrašnjosti vaskulizirajuće konektive koji graniče lobuse. U paratireidnim žlezdama razlikujemo dva tipa ćelija: mnogobrojne male ćelije sa svetlom citoplazmom (glavne - chief ćelije) koje luče paratireoidni hormon i velike ćelije sa granuliranom citoplazmom, čija uloga još nije poznata. Njih ima znatno manje nego onih prvih i karakteristično je to što sadrže veliki broj mitohondrija. a) Hormon paratireoidnih žlezda 1. Parathormon Iz paratireoidnih žlezda raznih vrsta životinja izolovan je polipeptid sastavljen od 84 aminokiseline molekulske težine 9,3kD. Poluživot ovog hormona u cirkulaciji je 18 minuta. Njegova sinteza započinje velikim prekursorom prepro- parathormonom sagrađenog od 115 aminokiseline, koji je zapravo prvi produkat RNK izazvan procesima translacije na ribozomima u paratiroidnoj žlezdi. Ova "pre" sekvenca od 25 AK omogućava transport u lumen endoplazmatičnog retikuluma gde se, u roku od nekoliko sekundi, odvaja od proparthormona, koji je sagrađen od 90 amino rezidua. Dvadeset minuta nakon nastanka pro-PTH dolazi do Goldži kompleksa gde se magacionira u vezikule i pretvara u aktivnu formu hormona odvajanjem ostatka od 25 aminokiselina. Hormon se u sekretornim granulama čuva do početka sekrecije. Sekrecija započinje stimulusom koji izaziva hipokalcemija, smanjenje koncentracije kalcijumovih jona u plazmi. Hipokalcemija stimuliše i sintezu PTH u glavnim ćelijama. Glavne ćelije paratiroideje imaju kalcijumske receptore sa velikim ekstracelularnim amino krajem. U hiperkalcemičnim uslovima dolazi do vezivanja Ca ++
91 za receptore, a aktivacije ovog receptora dovodi do povećanja koncentracije IP3 i DAG koji daljim prenosom signala aktiviraju PKC (protein kinaza C) koja za rezultat ima inhibiciju sinteze PTH. Parathormon je neophodan za život. Posle paratireoidektomije dolazi do smanjenja količine kalcijuma u krvnoj plazmi. Kao posledica toga javlja se nervno- mišićna prenadraženost koja se završava hipokalcemičnim tetanusom. U poslednjoj fazi javlja se spazam mišića naročito u ekstremitetima i larinksu. Laringospazam je najčešće uzrok asfiksiji. Uporedo sa smanjenjem nivoa kalcijuma u plazmi se povećava količina fosfata. Kod pacova posle paratireoidektomije smrt nastupa za 6 do 10 časova, ukoliko se životinje održavaju na režimu ishrane siromašnom u kalcijumu. Ubrizgavanje parathormona popravlja stanje životinje, a unošenje kalcijuma i veća količina vitamina D, može da održi nivo kalcijuma dovoljan da sačuva eksperimentalnu životinju u životu. Unošenje parathormona u organizam dovodi do hiperkalcemije, hipofosfatemije, hiperkalcinurije, deminiralizacije kostiju i pojave kamenčića u bubrezima. Fiziološka uloga parathormona usmerena je na nekoliko organa. Pre svega deluje na kosti gde nakon njegovog dejstva dolazi do oslobađanja kalcijuma ortofosfata, magnezijuma, hidroprolina i osteokalcina koji čine znatan deo proteina kostiju sa velikim afinitetom za kalcijum. Ovo fiziološko dejstvo je pre svega usmereno na osteoblaste, koje potom stimulišu osteoklaste. Osteoblaste sintetišu osteokalcin, protein za koji se vezuje kalcijum fosfat u obliku kristala. Oslobađanje kalcijuma izazivaju osteoklaste koje sintetišu materije (hiluronska kiselina, fosfataze) koje rastvaraju kalcijum-fosfat. Parathormon takođe indirektno favorizuje apsorpciju kalcijuma iz gastrointestinalnog
92 trakta delujući na metabolizam vitamina D3. Naime u mitohondrijama proksimalnih tubula bubrega stimuliše hidroksilaciju 25-OH vitamina D u 1,25-OH vitamin D. Parathormon stimuliše ekskreciju fosfata u bubrezima i inhibira reapsorbciju bikarbonata, što izaziva metaboličku acidozu što opet favorizuje jonizaciju kalcijuma oslobađanjem od proteina plazme. Poremećaji u izlučivanju parathormona mogu da budu primarni hiperparatiroidizam koji nastaje pojavom tumora na žlezdi ili naslednim poremećajima a manifestuje se hiperkalcemijom koja uključuje mentalnu konfuziju, glavobolje, bubrežne probleme itd. Sekundarni hiperparatiroidizam je povezan sa avitaminozom, odnosno nedostatkom vitamina D što izaziva smanjenje reapsorpcije kalcijuma iz creva, a kao posledica toga dolazi do povećanog lučenja parathormona. Nedostatak parathormona izaziva hipoparatiroidizam koji se manifestuje hipokalcemijom praćenom poremećajima u centralnom nervnom sistemu uključujući psihotična stanja. Periferni efekti su tetanija, laringospazam, degenerativne promene na zubima, katarakta itd. b) Hormon tiroidne žlezde 1. Kalcitonin Kod kopnenih kičmenjaka koji ne pripadaju grupi sisara izvor ovog faktora su ultimobranhijalna tela, jedan par žlezda koje embrionalno vode poreklo od branhijalnog luka. Kod sisara ova telašca su inkorporisana u tireoidno tkivo gde je ultimobranhijalno tkivo rasuto oko folikula i nazvano parafolikularnim ćelijama. Ove ćelije koje se još nazivaju svetlim ćelijama ili C ćelijama, izvor su tireokalcitonina kod sisara. C ćelije pripadaju «difuznom neuroendokrinom» sistemu i sintetišu i izlučuju brojne regulatorne
93 peptide kao što su kalcitonin, somatostatin, serotonin, peptid srodan kalcitoninu, katakalcin, tireoliberin. Četiri frakcije izolovane iz tireoidnog ekstrakta imaju isti efekat u pogledu snižavanja količine kalcijuma u cirkulaciji. One su označene kao alfa, beta, gama i teta tireokalcitonin. Isti hormon izolovan kod pacova, majmuna i čoveka imunološki se razlikuje od onog koji je izolovan iz žlezde svinjčeta. Prekursor za kalcitonin je prohormon od 136 amino kiselina a aktivna forma ovog hormona ima 32 amino kiseline. Interesantno je da gen koji kodira kalcitonin nije nađen samo u specifičnim ćelijama tiroideje već i u mozgu gde kodira sličan molekul kalcitoninu koji se naziva CGRP (citonin-gene-related peptide) koji funkcioniše kao neurotransmiter u peptidergičkim neuronima kolokalizovan sa acetilholinom. Kada je nivo kalcijuma u plazmi nizak oslobađanje kalcitonina iz žlezde je malo, ali kada on poraste dolaze do intenzivnog izlučivanja ovog hormona. Postoje pokazatelji da njegovo izlučivanje podstiču i gastrointestinalni hormoni, holecistokinin, gastrin. Poluživot kalcitonina u plazmi je manje od 15 minuta i on se uglavnom izlučuje preko bubrega. Fiziološka uloga kalcitonina vezana je za održavanje skeleta tokom "kalcijumskog stresa" kao što su rast, trudnoća i laktacija. Glavna uloga ovog hormona je smanjenje koncentracije kalcijumovih jona u plazmi koji se ostvaruje na 2 načina: blokiranjem delovanja PTH na mobilizaciju kalcijuma iz kostiju i stimulisanje ekskrecije kalcijuma putem bubrega. Kalcitonin deluje direktno na osteoklaste gde vezivanjem za svoje receptore aktivira dva puta transdukcije signala: posredstvom AC i cAMP-a i posredstvom PLC i IP3 i DAG-a. Kalcitonin inhibira aktivnost osteoklasta i tako redukuje resorpciju kostiju. Inhibicija aktivnosti osteoklasta dovodi do smanjenja resorbcije kalcijuma iz kostiju. U menopauzi i prilikom kastracije dolazi do resorbcije kostiju što
94 dovodi do post-menopauzalne osteoporoze. U literaturi postoje podaci o uticaju estradiola na oslobađanje kalcitonina i regulaciju kalcijumske homeostaze. Naime pokazano je da se stimulatorni efekat kalcijuma na C ćelije tiroidne žlezde ispoljava samo u prisustvu estrogena a da je redukovan u uslovima nedostatka ženskih polnih hormona. Kod ljudi je pokazano da se kalcitoninske rezerve progresivno smanjuju sa starošću kod oba pola. U bubrezima kalcitonin izaziva blagu kalciurezu i natriurezu. a smanjuje intenzitet ekskrecije magnezijuma. Kalcitonin ima veliki značaj kod "nesisarskih vrsta", naročito morskih košljoriba koje žive u sredini i hrane se hranom bogatom kalcijumom. Kalcitonin lososa je 10 puta potentniji od humanog. Tumori na tiroidnoj žlezdi mogu da izazovu hiperkalcitonemiju. Pored toga povećan nivo ovog hormona zabeležen je kod pacijenata sa hepatitisom i pankreatitisom. c) Derivat vitamina D3 1. 1,25-dihidroksi vitamin D3 Vitamini se obično ne klasifikuju kao hormoni nego kao organski sastojci hrane koji su neophodni za zdrav život. Ovaj vitamin je zapravo predstavljen sa dve forme steroidima sličnim materijama koje se nazivaju ergokalciferol (vit D2) i holekalciferol (vit D3) koje sprečavaju nastanak rahitisa kod dece (bolest severnih krajeva). Aktivna forma vitamina D je 1-alfa, 25-dihidroksivitamin D3. Sinteza ovog metabolita započinje dejstvom sunčeve svetlosti na prekursor holesterola u koži i to njenom gornjem sloju epidermisu, 7-dehidroholesterol koji se konvertuje u provitamin D, koji se dalje pretvara u holekalciferol (Vitamin D3). U dubljem sloju kože, dermisu
95 holekalciferol se vezuje za specifičan protein koji ga prevodi u cirkulaciju (u cirkulaciji se vezuje za proteine plazme što je važno jer su oni nerastvorljivi u vodenom rastvoru) putem koje dolazi do jetre gde se transformiše u 25-hidroksivitamin D3. Ovaj metabolit dalje odlazi do bubrega gde se pretvara u aktivnu formu 1-alfa-(OH)2 – D3. Ovaj proces je regulisan aktivnošću enzima 1-alfa-hidroksilaze koji stimuliše parathormon. Ovaj enzim je takođe stimulisan niskom koncentracijom fosfata. Aktivna forma vitamina D potom ulazi u cirkulaciju i utiče na stimulaciju resorpcije kalcijuma iz kostiju, apsorpciju kalcijuma iz creva i njegovu reapsorpciju u bubrežnim tubulima. Takođe stimuliše ekskreciju fosfata iz bubrega. Nastala hiperkalcemija inhibira dalje oslobađanje parathormona što zaustavlja stvaranje aktivne forme vitamina D. Mehanizam delovanja vitamina D odvija se preko receptora koji pripadaju jedarnim receptorima koji aktiviraju transkripcione i translacione procese koji za posledicu imaju sintezu specifičnih proteina. Među njima značajno mesto zauzima osteokalcin, važan protein kostiju. Fiziološki efekti vitamina D ostvaruju se na različitim ciljnim tkivima: kostima gde stimuliše resorpciju kalcijuma iz njih i stimuliše sintezu osteokalcina; crevima gde stimuliše resorpciju kalcijuma aktivnim transportom i povećava sintezu kalcijum- vezujućeg proteina koji transportuje kalcijum iz ćelija mukoze u serozne ćelije creva; bubrezima gde povećava resorbciju ovog jona a podstiče i izlučivanje fosfata; mišićima gde podstiče influks kalcijuma i sintezu ATP-a što stimuliše kontraktilne procese.
96 NADBUBREŽNE ŽLEZDE Adrenalni steroidi – hormoni kore nadbubrega Nadbubrežne žlezde većine vertebrata sagrađene su od dva tkiva različitog porekla koja sintetišu dve grupe strukturalno i funkcionalno sasvim različitih hormona. Međutim, bez obzira na to, hormoni i adrenalnog steroidogenog tkiva – kore (kortikosteroidi) i hromafinog tkiva - medule (kateholamini) imaju važnu ulogu u odgovoru organizma na stres. Još je 1815 godine naučnik Mekel (Meckel) opisao morfologiju žlezda, 1846. god. Eker (Ecker) njenu detaljnu histološku građu, a 1854. god. Keliker (Kölliker) funkcionalno opisao ova dva dela. Adison (Addison) je 1855. utvrdio specifične patološke promene koje nastaju u slučaju disfunkcije nadbubrežnih žlezda pa je po njemu ovaj poremećaj i dobio ime, Adisonova bolest. Tek početkom dvadesetog veka usledila su istraživanja koja su pokazala fiziološku ulogu hormona nadbubrežnih žlezda. Bauman je pokazao da životinje kojima su odstranjene nadbubrežne žlezde duže žive ako im se daje da piju fiziološki rastvor (1927). Takođe je otkriveno da je izlučivanje natrijuma i hlorida intenzivnije u uslovima poremećene funkcije nadbubrežnih žlezda. Do 1945. godine je oko dvadeset fiziološki neaktivnih i šest aktivnih hormona identifikovano među kojima sa najvećom aktivnošću 11-dehidrokortikosteron, kortikosteron, kortizol. 1951. je ustanovljeno da se kortizol iz nadbubrežnih žlezdi izlučuje pod uticajem ACTH, a 1955. je ovaj hormon izolovan iz hipofize. Iako je još 1940-tih sugerisano da postoji odvojena regulacija sekrecije glukokortikoida i mineralokortikoida to je potvrđeno tek 1960 kada je definisan renin-angiotenzin sistem i njegova uloga u kontroli sekrecije aldosterona. Na osnovu pomenutih i mnogobrojnih drugih istraživanja utvrđena je uloga glukokortikoida i mineralokortikoida u regulaciji metabolizma ugljenih hidrata i održavanju ravnoteže natrijuma u organizmu sisara i drugih vertebrata.
97 Nadbubrežne žlezde imaju svi kičmenjaci, međutim, interrenalno i hromafino tkivo nisu kod svih sistematskih kategorija postavljeni jedno uz drugo u telu, niti su skoncentrisani na ograničenom prostoru. Kod ciklostoma i većine riba interrenalni i hromafini deo odvojeni su, dok kod ajkula adrenokortikalno tkivo formira kompaktnu masu između bubrega a hromafino tkivo je mnogo šire raspoređeno sa unutrašnje strane bubrega. Kod raža pak interenalno tkivo formira nekoliko kompaktnih žlezdi. Kod vodozemaca interenalno i hromafino tkivo su obično povezani i leže u obliku ostrvaca na unutrašnjoj površini bubrega. Kod vodozemaca (Rana pipens) formiraju uobličenu masu na unutrašnjoj strani bubrega. Kod gmizavaca interenalno i hromafino tkivo su u još bližem kontaktu i formiraju manje, kompaktnije grupacije. Kod ptica nadbubrežno tkivo čini jedna žlezda sastavljena od adrenokortikalnog tkiva u kome je difuzno raspoređeno hromafino tkivo. Adrenalno tkivo sisara predstavljeno je u obliku parnih žlezdi smeštenih u blizini bubrega ili naležu na njega. U centru žlezdi nalazi se srž koju sačinjava hromafino tkivo, a obavija ga kortikalno tkivo. Nadbubrežne žlezde sisara su uglavnom postavljene u masnom tkivu, i to prema gornjim, odnosno prednjim polovima. Kao što je pomenuto, žlezde čine dva sistema različitog porekla, građe i fiziološke uloge. Jedan deo se nalazi na periferiji žlezda i naziva se kora, korteks ili interrenalni sistem a sintetiše steroidne hormone. Drugi deo čini centralni, medularni deo, srž, hromafini ili adrenalni sistem koji luči kateholamine. Kortikalni deo embrionalno nastaje na račun mezodermalnog epitela celoma, odakle postaju i seksualni organi. Srž nastaje iz materije iz koje se formiraju simpatičke ganglije, sagrađena je iz hromafinih ćelija koje su nazvane po tome što se intenzivno boje hromnim jedinjenjima.
98 a) Hormoni kore nadbubrežnih žlezda Na histološkom preparatu nadbubrežnih žlezda sisara razlikujemo u korteksu tri zone i to: glomerularnu, fascikularnu i retikularnu. Glomerularna zona nalazi se periferno i sagrađena je iz ćelija grupisanih u lobuse. Fascikularna zona nadovezuje se na glomerularnu i sagrađena je iz većih ćelija grupisanih u snopove. Retikularna zona nadovezuje se na fascikularnu prema srži. Nadbubrežna žlezda bogata je lipidima, među kojima najznačajnije mesto zauzima holesterol. Osim toga u korteksu se nalaze i neutralne masti, lecitini i dr. Kora nadbubrežnih žlezda bogata je i vitaminom C. Zona glomerulosa koja sintetiše mineralokortikoide ima ćelije koje su u obliku stuba sa sferičnim jedrom i glatkom površinom osim na delovima u kojima dolazi do sekrecije hormona. Ćelije zone fascikulate se velike ćelije sa centralno postavljenim nukleusom. Ćelije zone retikularis sintetišu androgene u malim količinama, zaokrugljene su sa centralno postavljenim jedrom. Sve ćelije imaju brojne lipidne kapsule, lizozome, mitohondrije. 1. Glukokortikoidi Sinteza hormona kore: Pregnenolon se formira iz holesterola koji nastaje iz LDL (low density lipoprotein) koji u ćeliju ulazi iz krvi, ranije se mislilo da se najveća količina holesterola sintetiše u žlezdi. Apolipoprotein se vezuje za receptore na površini adrenalnih ćelija gde se pod uticajem ACTH stimuliše ulazak holesterola u ćeliju. Mehanizam delovanja glukokortiokida započinje njihovim prolaskom u slobodnoj formi kroz plazma-membranu, ulaskom u citoplazmu gde se vezuju za specifične receptore sa visokim afinitetom gradeći kompleks hormon-receptor. Svi citoplazmatski proteinski receptori koji vezuju liposolubilne hormone imaju neke zajedničke
99 karakteristike: poseduju DNK-vezujući domen. U odsustvu hormona ovi receptori su vezani za šaperone, kakav je protein toplotnog šoka (heat shock protein – HSP 90), inhibitorni protein koji blokira DNK domen i čini ga neaktivnim. Kada se ligand veže za receptor ovaj inhibitorni protein disosuje, odvaja se, omogućava translokaciju kompleksa hormon-receptor u jedro gde DNK vezujući domen reaguje sa regulatornim sekvencama unutar DNK. Na taj način reguliše transkripciju specifičnih gena i sintezu specifičnih proteina. Hormoni koji deluju na ovaj način mogu da stimulišu ili inhibiraju sintezu specifičnih proteina. Efekti izazvani na ovaj način mogu da traju satima ili danima. Glukokortikoidni receptori su dobro opisani: predstavljaju proteine, sa jednim mestom vezivanja za steroide po molekulu i jednim DNK vezujućim mestom. Svaki molekul receptora vezuje 2 molekula hormona i u takvom obliku prelazi u jedro gde se vezuje za genetski materijal, hromatin. Posle vezivanja dolazi do transkripcije specifičnog gena i do sinteze mRNK kodirane po njemu. Na ribozomima RNK izaziva translaciju i sintezu proteina. Mesto vezivanja kompleksa hormon-receptor na DNK su nehistonski proteini. Jedna od dve receptorske subjedinice se vezuje za hromatin, a druga disosuje i reaguje direktno sa DNK. Ne zna se da li ova disosovana komponenta prepoznaje specifičnu nukleotidnu sekvencu, ili se ona jednostavno vezuje za najbližu sekvencu, do koje je prva subjedinica dovela imajući visoku preciznost vezivanja za akceptorno mesto na nehistonskom proteinu. Iako je prethodno opisan mehanizam dejstva glukokortikoidnih hormona preko citoplazmatičnih receptora odgovoran za većinu fizioloških efekata ovih hormona, neki drugi efekti kao što je povratna regulacija sekrecije formiranog ACTH može da se odvija putem drugih mehanizama. Pošto se inhibicija sekrecije ACTH dešava za svega nekoliko minuta posle dodavanja
100 glukokortikoida, jasno je da to nije rezultat proteinske sinteze. Verovatno da se ovaj mehanizam odvija preko menjanja sekretorskih osobina plazma membrane. Fiziološka uloga: Glukokortikoidi povećavaju katabolizam proteina u mišićima i povećavaju procese glukogeneze i neoglukogeneze u jetri. Povećavaju aktivnost glikozo-6-fosfataza i povećavaju koncentraciju šećera u krvi. Ispoljavaju antiinsulinski efekat i pogoršavaju stanje kod dijabetičara. Kod nekih vrsta životinja glukokortikoidi i ACTH povećavaju sekreciju želudačnog soka i pepsina, a pored toga menjaju otpornost želudačne mukoze na iritirajuće delovanje želudačnog soka. Kod životinja tretiranih većim dozama kortikosterona ili kortizona konstatuje se ulceracija želuca. Glukokortikoidi smanjuju broj eozinofilnih belih krvnih zrnaca u cirkulaciji, povećavajući njihovo razaranje u slezini i plućima. Promena eozinofila uzimana je kao indikator za promene lučenja ACTH (adrenokortikotropnog hormona). Ona međutim nije realni indikator navedenih promena jer i neki stresovi dovode do eozinopenije i to u odsustvu nadbubrežnih žlezda. Glukokortikoidi smanjuju broj bazofilnih, a povećavaju broj neutrofilnih leukocita u cirkulaciji. Oni smanjuju broj limfocita kao i veličinu limfnih čvorova i timusa. To je posledica inhibitornog delovanja na mitotsku aktivnost limfocita i povećanje njihove razgradnje. Kontrola adrenalne funkcije odvija se aktivnošću sistema hipotalamus (CRH) – hipofiza (ACTH) – kora nadbubrega (glukokortikoidi), koji funkcioniše po poznatom principu negativne povratne sprege sa snažnom vertikalnom hijerarhijom. U osbođanju ACTH značajnu ulogu ima i hormon vazopresin, naročito u stresnim situacijama. 2. Mineralokortikoidi
101 Fiziološka uloga i mehanizam dejstva mineralokortikoida se razlikuje od glukokortikoida. Adrenalektomija ili nedovoljno lučenje mineralokortikoida povlači za sobom natriuriju i dok se količina natrijuma u plazmi smanjuje, kalijuma se povećava. Zbog pojačanog izbacivanja vode zapremina telesnih tečnosti se smanjuje što utiče na visinu krvnog pritiska i poremećaj srčanog rada. Ukoliko je promena veća, utoliko brže nastupa fatalni šok. Navedene promene se mogu ublažiti i život produžiti povećanjem količine soli u hrani i vodi za piće. Poznata su tri steroida koja učestvuju u regulaciji metabolizma elektrolita i vode u organizmu: aldosteron, dezoksikortikosteron i kortikosteron. Od njih je fiziološki najaktivniji aldosteron, dok kortikosteron ima kako mineralokortikoidni, tako i glukokortikoidni efekat. Aldosteron i drugi steroidi sa mineralokortikoidnim delovanjem povećavaju reapsorpciju natrijuma iz primarne mokraće, znoja, pljuvačke i želudačnog soka. Oni deluju na bubreg, uglavnom na distalne tubule i sabirne kanaliće. Aldosteron takođe povećava reapsorpciju hlora iz bubrežnih tubula, što je sekundarna pojava zbog povećane reasorpcije natrijuma. Ovako povećanje količine natrijuma i hlora u vanćelijskoj tečnosti povlači za sobom povećanje količine same tečnosti i krvne plazme. Aldosteron deluje na srce, povećavajući minutni volumen. U krvnim sudovima deluje tako što povećava otpor toka krvi. Kao posledica toga povećava se krvni pritisak. Brojni eksperimentalni rezultati su pokazali da je delovanje aldosterona nedovoljno za renalni odgovor na povećanje volumena ćelijskih tečnosti. Pretpostavlja se da aldosteron stimuliše aktivni transport natrijuma tako što stimuliše sintezu specifičnih proteina koji aktiviraju Na+ i K+ kanale na apikalnoj membrani bubrežnih tubula, utiču na aktivnost natrijum-kalijum-ATP-aze i povećavaju
102 broj ATP molekula u ćeliji koji su neophodni kao izvor energije koja se troši u aktivnom transportu natrijuma. Najverovatnije je da aldosteron deluje na svim pomenutim nivoima. Eksperimentalni rezultati snažno podržavaju teoriju da je i za pasivni ulazak jona natrijuma kroz apikalnu membranu i za aktivno preuzimanje natrijuma kroz bazolateralnu seroznu membranu neophodna indukcija aktivnosti enzima koji regulišu metaboličke procese. Rezultati takođe pokazuju da su efekti aldosterona u korelaciji sa promenama u lipidnim membranskim komponentama što sugeriše put prenosa signala u slučaju delovanja ovog hormona. Sekrecija aldosterona iz zone glomeruloze je u bazalnim fiziološkim uslovima regulisano posredstvom angiotenzina-II, a u uslovima stresa kada se koncentracija ACTH u cirkulaciji značajno poveća i ovaj hormon podstiče njegovu sintezu i sekreciju. Angiotenzin-II je oktapeptid koji, pod uticajem renina poreklom iz bubrega, nastaje iz dekapeptida angiotenzina-I konverzijom prekursora betaglobulina-angiotenzinogena koji se sintetiše u jetri. Renin se oslobađa iz specifičnih jukstaglomerulanih ćelija bubrega. Stimulus za njegovo oslobađanje je hipovolemija (smanjenje volumena krvi) ili povećanje osmotskog pritiska krvi. Aferentne arteriole reaguju na promenu pritiska u renalnim krvnim arteriolama. Smanjenje pritiska u njima dovodi do povećanja broja granula u jukstaglomerularnim ćelijama koje predstavljaju izvor renina. Postoje eksperimentalni dokazi da su jukstaglomerularne ćelije aferentnih arteriola zapravo modifikovane mišićne ćelije koje funkcionišu kao baroreceptori bubrega. Drugi put oslobađanja renina regulisan je simpatičkom inrevacijom posredstvom kateholamina kao neurotransmitera.
103 Kinini (bradikinin), peptidni hormoni koji se sintetišu u bubregu pod uticajem kalikreina, preko prostaglandina utiču na oslobađanje renina. Naime eksperimentalno je pokazano se aktivacija prorenina, prekursora renina, povećava uz prisustvo kalikreina. Pokazano je da postoje najmanje dva tipa receptora za angiotenzin II – AT1 i AT2 Kardiovaskularni efekti, delovanje angiotenzina II na srce – tahikardija, povećan pritisak, povećanje apsorpcije vode (polidipsija) i kontrakcija mišića krvnih sudova su posredovani AT1 receptorima. Uloga AT2 receptora još nije objašnjena. Brojni sekundarni glasnici su izgleda odgovorni za prenos signala u delovanju angiotenzina II: PC – fosfatidilholin, AA- Arahidonska kiselina, LysPC – lizofosfatidilholin, LO – lipooksigenaza, CO – ciklooksigenaza, HETE – hidroksi-eikostratetreonska kiselina, TXA2 tromboksani, PGs prostaglandini. Mehanizam delovanja mineralokortikoida - Aldosteron stimuliše sintezu informacione RNK u ćelijskim jedrima i deluje na nivou transkripcije. Informaciona RNK stimuliše sintezu proteina u ribozomima i to verovatno onih enzima koji su neophodni za oksidovanje supstrata i oslobađanje energije koja se nagomilava u obliku ATP molekula, aktivaciju jonskih kanala itd. Ova energija je neophodna za aktivni transport natrijuma u intersticijalnoj tečnosti. b) Poremećaji u funkciji nadbubrežnih žlezdi Poremećaji u lučenju hormona kore nadbubrežnih žlezdi može da nastane usled kongenitalnog defekta u razvoju ovih žlezda koji izazivaju različite poremećaje. Hiperprodukcija hormona kore može da nstane usled razvoja adrenokortikalnog karcinoma ili adenoma (Kušingov sindrom), ili kao primarni aldosteronizam koji ima za posledicu povećano lučenje aldosterona (Konov sindrom). Hipofunkcija žlezde najčešće
104 nastaje kao sekundarna posledica poremećaja u regulatornim mehanizmima koji utiču na lučenje hormona kore. Atrijalni natriuretički faktor Otkriven je atrijski natriuretički faktor (atriopeptin – 28 A.K. – prekursor 126 A.K.), hormon koji se sintetiše u atrijumu srca kao odgovor na istezanje miokarda pretkomora. Ovaj hormon deluje antagonistički aldosteronu, stimuliše diurezu i natriurezu putem različitih fizioloških puteva: 1. inhibira produkciju aldosterona 2. inhibira oslobađanje renina 3. inhibira sekreciju vazopresina iz neurohipofize, kao i njegovo delovanje na bubrežne tubule 4. relaksira krvne sudove (verovatno antagonistički sa vazokonstriktornim dejstvom angiotenzina II)
105 Srž nadbubrežnih žezda Srž nadbubrežnih žlezda predstavlja simpatičku gangliju čiji su postganglijski neuroni izgubili svoje aksone i postali sekretorne ćelije. Na histološkom preparatu srži vide se cilindrične ćelije koje prema apikalnim delovima sadrže zrnca-granule, koje predstavljaju intracelularnu formu hormona srži. Ove ćelije se vrlo intenzivno boje hromnim bojama te se nazivaju hromafine ćelije. Srž nadbubrežne žlezde sintetiše kateholamine, dopamin, noradrenalin i adrenalin. Ovi hormoni nisu samo nadbubrežnog porekla, na završecima postganglijskih vlakana SNS-a oslobađa se noradrenalin a u CNS- u, pored noradrenergičkih neurona nalazimo i dopaminergičke i adrenergičke. a) Kateholamini - hormona srži Polazni materijal za sintezu kateholamina u srži nadbubrežnih žlezda je tirozin, koji je derivat fenilalanina. Oksidacija fenilalanina i sinteza tirozina vrši se u jetri. Sledeća etapa u sintezi je oksidacija tirozina i sinteza njegovog hidroksilnog derivata - dihidroksi-fenilalanin (DOPA), koji zatim dekarboksilacijom prelazi u dopamin. Dopamin već ima izvesno fiziološko dejstvo, slično ostalim kateholaminima. Beta- hidroksilacijom dopamina postaje noradrenalin, a metilacijom noradrenalina postaje adrenalin. Prema tome, dopamin je direktni prekursor noradrenalina, a ovaj se može smatrati prekursorom adrenalina. Prva faza sinteze vrši se u citoplazmi hromafinih ćelija, a betahidroksilacija dopamina i metilacija noradrenalina vrši se u granulama tih ćelija. Konstatovano je da granule sadrže znatne količine ATP i da se ova količina smanjuje u svim okolnostima u kojima dolazi do povećanog pražnjenja hromafinog tkiva. Sinteza kateholamina u hromafinim ćelijama se povećava ukoliko se u eksperimentu primeni ATP i magnezijum, a s druge strane, primena rezerpina inhibira
106 proces. Kateholamini se u cirkulaciji brzo metabolišu i prelaze najvećim delom u vanil- mandeličnu kiselinu. U mokraći se pored nje nalaze slobodni ili vezani metanefrin i normetanefrin. Izlučuje se i izvesna količina adrenalina i noradrenalina. U tkivima se kateholamini brzo inaktiviraju vezujući se sa sumpornom i glukuronskom kiselinom, zatim oksidativnom dezaminacijom pomoću monoamino oksidaze (MAO) i metilacijom pomoću enzima katehol-O-metiltransferaze (COMT). Fiziološki efekti kateholamina su veoma raznovrsni. Noradrenalin i u manjoj meri adrenalin, deluju na razne organe na isti način kao simpatička (adrenergička) inervacija tih organa. Oni povećavaju promet materija, obezbeđuju glikogenolizu u jetri i poprečno-prugastim mišićima, povećavaju koncentraciju slobodnih masnih kiselina u plazmi. Noradrenalin i adrenalin deluju na izolovano srce, povećavajući snagu i brzinu kontrakcija. Oni povećavaju nadražljivost srčanog mišića, dovodeći do ekstrasistole i aritmije. Adrenalin dovodi do širenja krvnih sudova u poprečno-prugastim mišićima, dok noradrenalin izaziva vazokonstrikciju u svim organima. Pod uticajem adrenalina dolazi do preraspodele krvi u organizmu. Iz unutrašnjih organa (oblast inrevacije splanhnikusa) i sa perifernih organa krv prelazi u poprečnoprugaste mišiće i centralni krvotok u kome dolazi do vazodilatacije. Dakle, vazokonstrikcija kao posledica delovanja adrenalina nastaje samo u perifernim tkivima (koža) i unutrašnjim organima, dok poprečnoprugaste mišiće koji čine najveću masu tela ona ne zahvata. Noradrenalin dovodi do opšte vazokonstrikcije; pored toga on inhibitorno deluje na aktivnost gastrointestinalnog trakta. Hipertenzija izazvana noradrenalinom duže se održava od hipertenzije izazvane adrenalinom. Adrenalin izaziva dilataciju bronhijalne muskulature, pa se primenjuje kod bronhijalne astme. On izaziva kontrakciju glatke
107 muskulature uterusa gravidne ženke. Adrenalin izaziva i širenje zenica, a takav efekat pokazuje i noradrenalin. Adrenalin odlaže nastupanje zamora i povećava radnu sposobnost. Delovanje adrenalina na glikogenolitičke procese je, znatno veće od delovanja noradrenalina na te procese. Adrenalin aktivira fosforilaze u jetri i poprečnoprugastim mišićima i znatno povećava količinu šećera u krvi. On isto tako povećava koncentraciju mlečne kiseline u krvi. Glikogen jetre se najpre smanjuje a zatim raste. Noradrenalin i adrenalin imaju isti uticaj na slobodne masne kiseline, a slična je i njihova kalorigena aktivnost. U pogledu delovanja oba kateholamina na metaboličke procese konstatovano je da ono zavisi od prisustva tiroksina i hormona kore nadbubrežnih žlezda. Mehanizam delovanja kateholamina se odvija posredstvom membranskih receptora koji mogu da se svrstaju u dve kategorije: beta-adrenergički i alfa-adrenergički. Unutar ove dve kategorije postoji više klasa receptora, beta-1, beta-2, beta-3, alfa-1, alfa- 2. Noradrenalin i adrenalin su karakteristični po obrnutom efektu koji ostvaruju na efektornim ćelijama zahvaljujući vezivanju za alfa ili beta- adrenergičke receptorie. Alfa receptori deluju preko aktiviranja jonskih kanala i stimulisanja ulaska jona u ćeliju, posebno Ca, dok beta-receptori su povezani sa aktiviranjem adenilat-ciklaze i formiranjem c-AMP-a. Pored toga svaki od ovih receptora ima podklase kao alfa1 i alfa2. Alfa1 kontroliše tok Ca jona, a alfa2 inhibira sintezu c-AMP-a. Delovanje adrenalina na ćelije jetre gde izaziva glikogenolizu odvija se preko alfa1-receptora uzrokujući povećanje koncentracije Ca u ćeliji preko inozitol-trifosfata IP3 kao sekundarnog glasnika koji ga mobiliše iz ćelijskih depoa, najverovatnije endoplazmatičkog retikuluma. Povećana koncentracija kalcijuma stimuliše aktivnost
108 fosforilaze kinaze, glukogen sintezu i glukoneogenezu što sve vodi nastanku glukoze i povećanju njene koncentracije u krvi. Efekat adrenalina preko alfa2 -receptora odvija se inhibiranjem adenilciklaze uz učešće GTP-a.
109 Polne žlezde Najkomplikovaniji endokrini sistem vertebrata jeste reproduktivni sistem. Iako je polna diferenciranost jedinke genetski determinisana prisustvom Y hromozoma, razvoj primitivnih gonada u pravcu ovarijuma ili testisa zavisi od prisustva hormona. Pošto se razviju gonade one dalje, svojim produktima, utiču na razvoj seksualnog fenotipa, muškog ili ženskog. Čak i razvoj mozga u ženski ili muški tip zavisi od ranog uticaja polnih hormona. Mozak, sa signalima koji stižu iz različitih njegovih delova, utiče na funkcionisanje hipotalamo-hipofizno-gonadanog sistema na taj način što omogućava da polne žlezde u jednom trenutku (pubertet) počnu da proizvode gamete. I najzad, ukupno reproduktivno ponašanje organizma zavisi i od ranog i kasnog uticaja gonadalnih steroida na mozak. Nediferencirane gonade sagrađene su od kortikalnog i medularnog dela. U muškim polnim organima u daljem razvoju preovlađuje medularni deo, a u ženskim kortikalni. Najnovija hipoteza koja objašnjava uzrok usmeravanja razvoja primordijalnih gonada u pravcu muških ili ženskih polnih žlezda pretpostavlja da se primordijalne žlezde razvijaju u pravcu ženskih gonada sem ukoliko nije prisutan tzv. SRY gen (sex-related gen) lokalizovan na kratkom kraku Y hromozoma, a koji uslovljava produkciju TDF faktora (testis determinišući faktor). TDF je glavni okidač seksualne diferencijacije. Kada se u ženske embrione miša koji nose dva X hromozoma ubrizga fragment Y hromozoma koji sadrži SRY gen, oni izrastu kao mužjaci sa razvijenim testisima koji pokazuju karakteristično muško seksualno ponašanje. Primitivne gonade i muškog i ženskog embriona su identične građe, imaju tri komponente – primordijalne germinativne ćelije, mezenhimske ćelije i epitelijalni
110 omotač. Od primordijalnih ćelija, koje su čvrste građe nastaju semeni kanalići, a od epitelijalnih ćelija Sertolijeve ćelije. Lejdigove ćelije se razvijaju od intertubularnih elemenata semenih kanalića i predstavljaju izvor muških polnih hormona koji se u njima sintetišu. U primitivnim ovarijumima celomski epitelijum prolazi kroz intenzivnu proliferaciju, a primordijalne ćelije se premeštaju u unutrašnjost i formiraju ovarijume u kojima se neke od ovih ćelija razvijaju u primordijalne folikule (oko 16. nedelje trudnoće kod žena). Ovarijumi – ženske polne žlezde Reproduktivni sistem ženke, za razliku od mužjaka, pokazuje ciklične promene aktivnosti, koje se mogu smatrati kao periodična priprema za oplođenje i bremenitost. Kod primata ciklus se naziva menstrualnim ciklusom, čija je spoljna manifestacija izražena uterusnim i vaginalnim promenama praćenim hemoragijom (odlivom). Ženski ciklus traje oko 28 dana u proseku sa individualnim razlikama od nekoliko dana. Ciklus zavisi od neurosekretornih hormona hipotalamusa, kao i od gonadotropnih hormona adenohipofize, pre svega FSH. Ovarijumi koji ostaju bez uticaja gonadotropnih hormona, ne razvijaju se i ostaju neaktivni. Ovarijalni ciklus kod ženki ostalih sisara traje različito, kod pacova, na primer, traje 21 dan. Ženski reproduktivni sistem sačinjavaju ovarijumi, jajovodi, uterus i vagina. U ovarijumima se sintetišu ženski polni hormoni, estrogeni i progesteron koji omogućavaju sazrevanje jajne ćelije. U ovarijumima se nalazi veliki broj primordijalnih folikula od kojih nekoliko (6-12) počinje da raste i razvija se pod uticajem FSH. Za vreme ovog procesa granulozne ćelije ovarijuma izlučuju mukoznu materiju koja obavija folikule. Iako u početku više primordijalnih folikula počinje da raste, u sekundarni zreo
111 folikul se obično razvije samo jedan od njih. U toku razvoja folikul prolazi kroz više različitih faza da bi, na kraju, nagradio zreo folikul koji se naziva Grafov folikul. U toku ciklusa »izabrana« primarna oocita koja se nalazi u folikulu prolazi kroz mejotičku deobu i iz nje nastaje sekundarna oocita. Prva mejotička deoba se dešava kratko vreme pre izbacivanja jajeta u osteum tube, početni deo jajovoda, a druga mejotička deoba neposredno posle. Sam proces ovulacije, odnosno izbacivanja jajeta, koji nastaje kontrakcijom folikula odvija najverovatnije pod uticajem visoke koncentracije LH. U toku druge mejotičke deobe oocita se zadržava u metafazi ukoliko nije oplođena spermatozoidom. Ako je jajna ćelija oplođena proces se nastavlja i oocita sa haploidnim brojem hromozoma se spaja sa spermatozoidom koji takođe ima haploidni broj hromozoma formirajući zigot. U toku folikularne faze, odnosno ciklusa razvoja folikula, u preovulatornom periodu koncentracija cirkulišućeg FSH je visoka. Potom raste koncentracija estrogena i inhibina koji se sintetišu u ovarijumima. Svi oni inhibiraju sekreciju FSH i LH. Još neobjašnjenim mehanizmom određena koncentracija estrogena aktivira neurotransmitere koji izgleda utiču na gonadotropne ćelije adenohipofize koje postaju osetljive na GnRH. Zreo Grafov folikul sintetiše više progesterona nego estrogena, koji zajedno sa GnRH utiču na snažnu produkciju i sekreciju LH. LH izaziva pucanje folikula i oslobađanje jajne ćelije. Folikul se posle ovulacije razvija u žuto telo koje sintetiše progesteron, a ova faza ciklusa se naziva lutealna faza. Ciklične promene se javljaju i u uterusu. Pod uticajem povećane koncentracije estrogena u cirkulaciji debljina endometrijuma uterusa se u toku ciklusa povećava i dostiže najveće vrednosti (3-5 mm) pred ovulaciju. Pod uticajem progesterona čija se
112 sekrecija povećava u toku lutealne faze jednostavna tubularna građa uterusa pretvara se u čvrstu materiju sa žlezdanim prostorima koji sadrže značajan sekretorni materijal spreman da primi oplođeno jaje. Ukoliko ne dođe do inplantacije zigota limfociti se nagomilavaju u endometrijumu i on se razara usled nedostatka hormona janika. Ukoliko dođe do oplođenja jajeta i nastanka zigota on prolazi kroz kanal uterusa, u toku dva dana, za koje vreme se brzo deli mitotičkim deobama i u obliku morule ulazi u uterus. Menstrualni ciklus prate i vaginalne ciklične promene, koje se karakterišu debljinom epitelijuma i oblikom i građom ćelija koje ga grade. Vaginalne promene su daleko izraženije kod životinja, dok su kod žena neznatne. Mehanizam dejstva ženskih polnih hormona Opšte usvojen mehanizam dejstva gonadotropnih hormona je u osnovi isti kao delovanje ACTH na kortikosteroidogenezu. Naime odgovarajući receptori se nalaze na plazma membrani, produkuje se c-AMP pod uticajem adenil-ciklaze. Pored FSH i LH receptora ovarijalne ćelije takođe sadrže receptore za prostaglandine i kateholamine preko kojih može da se ostvaruje sličan uticaj kao i preko FSH i LH. Nastali c-AMP aktivira protein-kinazu, a ona utiče na promene u bočnom lancu holesterola što povećava sintezu estradiola i progesterona. Estrogeni receptori pripadaju genskoj superfamiliji zavisnih transkripcionih faktora, koje još čine receptori za progesteron, androgene, glukokortikoide, mineralokortikoide, kao i receptori za tireoidne hormone, retinoičnu kiselinu, vitamin D. Ove receptore odlikuje prisustvo varijabilnog N-terminalnog regiona, kratkog
113 konzerviranog centralnog regiona, bogatog ostacima cisteina, i relativno dobro konzerviranog C-terminalnog domena. Neke detaljnije karakteristike estrogenih receptora - (Humani receptor za estrogene kloniran je 1986. godine. Sadrži 595 AK i može da se, na osnovu funkcije i evolutivne konzerviranosti, podeli na 6 regiona, označenih od A do F. C-terminalni domen gradi 293 AK i on obuhvata regione E i F. U njemu je smešten tzv. “hidrofobni džep”, mesto vezivanja hormona, ali je pored toga, ovaj domen bitan za interakcije sa proteinima toplotnog šoka, dimerizaciju i transaktivaciju. U centralnom delu receptornog proteina smešten je DNK vezujući domen, koji obuhvata C region i sadrži visokokonzervirani niz od 66 AK, sa dosta cisteinskih ostataka. Pokazano je da se u ovom regionu nalaze dve cink-prst strukture, u kojima su atomi Zn tetrahedralno koordinisani sa po 4 Cys ostatka. Svaka petlja sadrži po 12-13 AK, dok se između njih nalazi 15-17 AK. Upravo te dve strukture su mesta preko kojih estrogeni receptor stupa u interakciju sa DNK. Za specifičnost te interakcije odgovorne su 3 AK sa terminalnog kraja prvog prsta. U C regionu se takođe nalazi i manji hidrofobni fragment odgovoran za asocijaciju sa proteinom toplotnog šoka. N-terminalni domen, koji obuhvata A i B region, može imati modulatorni efekat na transaktivaciju, ali je on slabije okarakterisan. Opisana su dva domena koji učestvuju u aktivaciji transkripcije: AF-1, lociran na N kraju (A-B region), koji ispoljava ćelijsku i promotorsku specifičnost, i AF-2, na C-terminusu receptora. U mnogim ćelijama je za punu transkripcionu aktivnost neophodna funkcionalna interakcija između ova dva domena, mada oni mogu funkcionisati i nezavisno. Postoje slučajevi u kojima se steroid slobodan receptor može vezati za DNK, kada je transaktivacija najverovatnije posredovana AF-1 domenom, dok AF-2 može
114 regulisati transkripciju samo ako je za receptor vezan ligand. Poređenje struktura mišjih ERα i ERβ pokazuje da postoji 97% homologije u aminokiselinskom sastavu DNK vezujućeg domena i 60% homologije u ligand vezujućem regionu, pri čemu je AF2 mesto, odgovorno za dimerizaciju i aktivaciju transkripcije, identično u obe forme.
115 ENDOKRINI PANKREAS Pankreas čoveka razvija se u toku pete nedelje trudnoće od dva divertikuluma duodenuma. Pankreas je žlezda sa dvojakom funkcijom egzokrinom i endokrinom. Endokrini pankreas čine Langerhansova ostrvca u kojima se sintetišu dva glavna hormona, polipeptidne građe, koji regulišu metabolizam ugljenih hidrata. Jedan je insulin a drugi glukagon. Insulin smanjuje koncentraciju šećera u krvi i obezbeđuje transport glukoze kroz ćelijsku membranu. On je po svojim efefktima jedini hormon koji ima hipoglikemijsko dejstvo. Glukagon ima suprotan, hiperglikemijski efekat i zajedno sa drugim brojnim faktorima učestvuje u metabolizmu šećera. Langerhansova ostrvca su građena od posebnih ćelija koje se razlikuju po građi i karakterističnom bojenju. Počev od Brokmanovih ćelija otkrivenih kod, riba pa do endokrinog pankreasa sisara izgleda da su ćelijski oblici endokrinog pankreasa isti kod svih kičmenjaka. Langerhansova ostrvca su najmnogobrojnija u glavenom i repnom delu pankreasa sisara i čine oko 2% njegovog tkiva. Endokrino tkivo pankreasa bogato je prokrvljeno, kao što je to slučaj i u celom gastrointestinalnom traktu. Upotrebom specijalnih boja identifikovano je nekoliko tipova ćelija u endokrinom pankreasu: dominantne po broju, α (nazivaju se i A ćelije) i β (B ćelije), zatim u znatno manjem broju, δ (D ćelije), C ćelije i F ćelije. Beta ćelije su najmnogobrojnije i zauzimaju 70% do 80% endokrinog pankreasa u kojima se sintetiše insulin i novoopisani amilin. α ćelija ima oko 15% do 20% i u njima se sintetiše glukagon. Najzastuljenije su na periferiji ostrvaca. Endokrini pankreas vodozemaca i ptica bogatiji je α ćelijama od pankreasa sisara. Kod ptica postoje posebna ostrvca koja sadrže samo α ćelije. U δ ćelijama nastaje somatostatin koji ima 14 aminokiselina i 1 disulfidni most. Iako znamo
116 da se ovaj hormon primarno sintetiše u hipotalamusu i delta ćelijama pankreasa ima ga i u specijalnim ćelijama razbacanim po gastrointestinalnom traktu. U F ćelijama pankreasa nastaje hormon pankreasni polipeptid (PP) koji je sagrađen od 36 amino kiselina, a osnovna funkcija mu je da stimuliše sekreciju HCl i pepsina u želudcu. Naročito intenzivno se luči posle proteinskog obroka. Insulin Insulin je polipeptid. Sagrađen je od 2 subjedinice: A (21 amino kiselina) i B (30 amino kiselina), međusobno povezanih disulfidnim vezama. Insulin nastaje iz prohormona koji se naziva proinsulin (9kDa). Proinsulin je prekursor insulina sagrađen od jednog lanca od 21 aminokiseline (A lanac) i drugog od 30 amino kiselina (B lanac), između kojih je kao dodatak umetnut C lanac. A i B lanac su međusobno povezani sa dva disulfidna mosta. Na oba kraja C lanca nalaze se po 2 bazne aminokiseline (Lyz i Arg) koje predstavljaju mesto prepoznavanja signala koji dovodi do pretvaranja proinsulina u insulin. Proinsulin, kao i drugi hormoni peptidne strukture nastaje iz preproinsulina koji na N-završetku ima višak od 23 aminokiseline. Ovaj produkat nastaje u granuliranom endoplazmatičnom retikulumu i migrira u granule Goldži kompleksa. U toku migracije gubi pomenuti nascentni protein i pretvara se u proinsulin. Još dok je nascentni protein vezan ili posle njegovog odvajanja formiraju se disulfidne veze i protein se ugrađuje u granule. Pretvaranje proinsulina u insulin javlja se u Goldži komplesu i beta granulama. Neophodni enzimi za ovaj proces su proteaze a zatim karboksipeptidaze koje imaju zadatak da uklone aminokiseline koje ograničavaju C-lanac.
117 Primarna struktura insulina je evolutivno dobro očuvana. Insulin izolovan iz pankreasa svinjčeta, kita i psa je struktuno identičan. Onaj, pak, poreklom od ovce, konja i govečeta razlikuje se. Interesantno je da je iz pankreasa pacova izolovano dve vrste insulina koji se međusobno razlikuju samo u lizinu i metioninu, iz sastava α lanca. Kod riba je konstatovano prisustvo više različitih molekula insulina koji se unekoliko međusobno razlikuju kako u α tako i u β lancu. Međutim, pored izvesne razlike u strukturi molekula, insulin poreklom iz pankreasa različitih životinja pokazuje istu fiziološku aktivnost. Sinteza i sekrecija insulina stimulisana je glukozom koja podstiče B ćelije da preuzimaju jone kalcijuma, koji dalje aktiviraju kontraktilne mehanizme i mikrotubule koji sprovode granule sa proinsulinom do membrane ćelije gde se procesom egzocitoze oslobađaju. Oslobađanje insulina, kao odgovor na rast koncentracije glukoze u cirkulaciji, je dvofazan. Prvo se oslobađa ona količina insulina koja je pakovana u granulama i ova faza traje manje od minuta, a potom se oslobađa još insulina iz granula ali i novosintetisani hormon. I mnoge druge materije, osim glukoze, mogu da stimulišu oslobađanje insulina, drugi ugljeni hidrati, masne kiseline, ketoni, neki gastrointestinalni hormoni ali je fiziološki značaj ovakvog oslobađanja neznatan. Oslobađanje insulina takođe može biti stimulisano aktivnošću nervnog sistema i neurotransmitera. Pokazano je da acetilholin može da stimuliše oslobađanje insulina, a adrenalin kada deluje preko beta receptora, stimuliše njegovo oslobađanje a kada deluje preko alfa receptora inhibira sekreciju insulina iz beta ćelija pankreasa. Mehanizam delovanja insulina
118 Postoje jasni dokazi da insulin reaguje sa receptorima na spoljašnjoj membrani velikog broja ćelija. Najveća koncentracija ovih receptora je prisutna u jetri, mišićima, masnom tkivu i limfocitima, što je u saglasnosti sa fiziološkim efektom koji ovaj hormon ima u tim tkivima. Izgleda da je insulinski receptor kod većine organizama slične strukture, sagrađen od 4 subjedinice međusobno kovalentno povezane disulfidnim vezama u receptorni kompleks m.t. 350 kDa. Dve subjedinice označene su kao alfa, a dve kao beta. Alfa subjedinice nalaze se ekstracelularno a beta delom prolaze kroz membranu a delom se nalaze intracelularno. Kada se insulin veže za receptorska mesta alfa subjedinice, signal se, na određeni način, prenosi na beta subjedinicu koja se najpre autofosforiliše a potom aktivira sopstvenu tirozin kinazu posle čega dolazi do niza kaskadnih procesa - unutarćelijskih fosforilacija i defosforilacija, čime se ostvaruje fiziološki efekat hormona. Veza između insulinskog receptora i kaskade procesa fosforilacije je najverovatnije specifični protein IRS-1 (insulinski receptorski substrat). Autofosforilacija insulinskog receptora odvija se posredstvom reakcija koje zavise od prisustva magnezijumovih jona i ATP-a. One obezbeđuju transport glukoze u ćeliju procesom olakšane difuzije posredstvom glukoznih transportera. Glukozni transporteri se razlikuju od ćelije do ćelije po strukturi i jonskoj zavisnosti. Za kompleks insulin-receptor je karakteristično da se, posle prenosa signala putem aktivacije samog receptora i unutarćelijskih substrata, »uvlači« u ćeliju procesom endocitoze. Ovaj proces naziva se internalizacija receptorskog kompleksa. U ćeliji se hormon odvaja od receptora i razgrađuje, a receptor se reciklira i najvećim delom ponovo ugrađuje u membranu. Smatra se da se na ovaj način održava koncentracija receptora na
119 površini ćelije i reguliše dejstvo hormona, odnosno obezbeđuje »down« regulacija receptora. Ključni faktor koji održava nivo glikemije je sposobnost alfa i beta ćelija pankreasa da detektuju glukozu u krvi i u zavisnosti od toga da li je ona smanjena ili povećana izlučuju glukagon ili insulin. Ovi mehanizmi ne mogu da funkcionišu bez prisustva specifičnog membranskog glut 2 proteina koji obezbeđuje transport glukoze. Sve ćelije poseduju bar jednu transportersku izoformu čija funkcija može biti regulisana različitim faktorima kakvi su na primer nutritivni faktori. Fiziološki najvažniji aspekt transporta glukoze odigrava se u mišićnim ćelijama i ćelijama masnog tkiva, koji intenzivira ulazak glukoze u ćelije za 20 do 40 puta bez neophodne sinteze proteina u toku 10 do 20 minuta. Prva saznanja o delovanju insulina su pokazala da on: 1. povećava promet glukoze; 2. smanjuje koncentraciju glukoze u krvi; 3. povećava rezerve glikogena u tkivima. Danas je poznato da insulin pre svega povećava transport glukoze kroz membrane ćelija u većini tkiva, a naročito u poprečno prugastim mišićima, masnom tkivu i nekim glatkim mišićima (uterus). Kada se koncentracija glukoze u ćelijama poveća i dostigne nivo iznad onog u vanćelijskoj tečnosti, prenošenje glukoze prestaje. Međutim, u ćelijama se vrši fosforilacija glukoze i ne ostaje gotovo ništa slobodne glukoze, što omogućava prenošenje novih količina u ćelije. Ulazak glukoze u ćelije jetre pod uticajem insulina odvija se posredstvom Glut 2 transportera. U hepatocitima se se glukoza fosforiliše pod uticajem glukokinaza u glukozo-6-fosfataze a potom može da se uključi u put formiranja glikogena (glikogeneza) ili se može transformisati putem glikolize u piruvinsku kiselinu. Alternativni put
120 transformacije glukoze koji se dešava u nekim ćelijama (steroidogene ćelije nadbubrežnih žlezda) je direktni oksidativni put u kome nastaju pentoze koje predstavljaju osnovne komponente nukleinskih kiselina i nukleotida. Ovaj biohemijski put takođe omogućava nastanak NADPH2 koji je važan za mnoge reduktivne biosintetičke procese kao što su sinteza masnih kiselina i steroidnih hormona. Oko 90% deponovane glukoze je u mastima. Masne ćelije su zbog toga jedno od glavnih ciljnih tkiva za insulin gde on stimmuliše sintezu enzima lipoproteinske lipaze. U nedostatku insulina u cirkulaciji se nagomilavaju lipoproteini. Insulin takođe deluje suprotno od glukagona koji utiče na nastanak ketonskih tela, acetona, beta-hidroksi- buterne kiseline, koje predstavljaju energetski izvor za funkcionisanje mišića i mozga za vreme produženog gladovanja. Znači u nedostatku insulina ketoni se produkuju iz lipida. Ketonska tela inhibiraju oksidaciju glukoze i masnih kisleina što utiče na to da ćelije koriste ketonska tela kao izvor energije. Na metabolizam belančevina insulin utiče u manjoj meri time što povećava transport belančevina kroz ćelijske membrane mišićnih ćelija, a više deluje indirektno preko metabolizma ugljenih hidrata tako što, povećavajući metabolizam ugljenih hidrata, insulin utiče na racionalno korišćenje proteina. Insulin smanjuje katabolizam proteina u tkivima i na taj način favorizuje rastenje što potpomaže dejstvo hormona rasta. Kod hipofizektomisanih i pankreatektomisanih životinja zaustavlja se rastenje. Pojedinačno primenjen hormon rasta ili insulin samo neznatno popravljaju stanje operisanih životinja, dok tretiranje jednim i drugim hormonom zajedno u potpunosti popravlja stanje i izaziva normalno rastenje eksperimentalnih životinja. Insulin povećava tranport fosfata i kalijuma u ćelije. Smatra se da on favorizuje transport fosfata na taj način što se u
121 ćelijama stvara veća količina glukozofosfata, čime se smanjuje koncentracija fosfatnih jona u ćelijama, a to povoljno deluje na transport fosfata u ćelije. Glavno mesto degradacije insulina je jetra a potom bubreg. Inaktivacija insulina vrši se pod dejstvom enzima koji se nazivaju opštim imenom "insulinaze". Oni deluju na disulfidne veze i tako nastaju dva nepovezana lanca amino kiselina koji su fiziološki neaktivni. Glukagon Glukagon je polipeptid, sagrađen od jednog linearnog lanca koji sadrži 29 amino kiselina. Nastaje iz preproglukagona (179 amino kiselina). Deo ovog molekula koji se naziva glukogonu sličan polippetid (GRPP – glucagon-related polypeptide) se magacionira u granulama zajedno sa glukagonom i oslobađa zajedno sa njim. Ovaj hormon se takođe nalazi i u gastrointestinalnom traktu. Postoje podaci o razlikama u sekvenci amino kiselina u lancu glukagona, koji varira od vrste do vrste. Poznato je isto tako da glukagon goveđeg porekla izaziva stvaranje antitela u organizmu zeca. Sekrecija ovog hormona stimulisana je manjenjem koncentracije glukoze i porastom koncentracije amino kiselina u plazmi, a inhibirana kada se glikemija poveća ili poraste koncentracija ketonskih tela i masnih kiselina. Insulin inhibira sekreciju glukagona verovatno parakrinim delovanjem između α i β ćelija. Smatra se da pankreasni somatostatin može da ima ulogu u ovoj regulaciji jer postoje podaci o njegovoj inhibitornoj ulozi na oba pankreasna hormona. U cirkulaciji glukagon se transportuje u slobodnoj formi i ne vezuje za proteine plazme zbog čega mu je poluživot oko 5 minuta. Razgrađuje se u bubrezima i jetri.
122 Glukagon deluje prvenstveno na hepatocite gde aktivira određene biohemijske procese koji za rezultat imaju povećanje koncentracije glukoze u krvi. Ovaj hormon deluje preko aktivacije adenilat-ciklaze i izaziva produkciju c-AMP-a, znači prethodno mora da se veže za odgovarajući membranski receptor, koji još uvek nije u potpunosti opisan. Glukagon izaziva glikogenolizu u jetri i zbog toga dolazi i do povećanja koncentracije glikoze u krvi. Međutim, glikogenolitičko delovanje glukagona razlikuje se od delovanja adrenalina jer se radi o lokalnom delovanju samo na ćelije jetre, dok adrenalin deluje i na ostala tkiva, a naročito poprečno prugaste mišiće. Glukagon ima i kalorigeno dejstvo ali koje se odvija samo u prisustvu tiroksina i adrenokortikalnih hormona. Glukagon ima pozitivno inotropno dejstvo na srce, pri čemu ne povećava nadražljivost srčanog mišića. Pankreasni hormoni, glukagon i insulin, imaju glavnu ulogu u regulaciji koncentraciji šećera u krvi. Visok nivo glukoze u krvi, kao i visok nivo glukagona i/ili gastrointestinalnog hormona (GIP) koji signaliziraju uzimanje hrane stimulišu beta ćelije Langerhansovih ostrvaca da luče insulin, koji stimuliše preuzimanje šećera iz krvi u najveći broj ćelija u organizmu. U suprotnom, kada se smanjuje koncentracija glukoze u krvi aktivira se sekrecija glukagona iz α ćelija koji deluje, kao što smo videli, na jetru gde aktivirajući glikogenolizu obezbeđuje oslobađanje glukoze u cirkulaciju. Mnoga dejstva hormona rasta su antagonistička onim koje obezbeđuje insulin. Insulin se izlučuje kao odgovor na povećanje koncentracije šećera u krvi odmah nakon obroka, a hormon rasta se izlučuje nekoliko sati posle obroka ili produžene fizičke aktivnosti kao odgovor na insulinom izazvanu hipoglikemiju. Hormon rasta izaziva lipolizu i obezbeđeuje preuzimanje masnih kiselina od strane mišićnih ćelija gde se
123 koriste kao izvor energije, a takođe obezbeđuje preuzimanje masnih kiselina od strane hepatocita gde se koriste za sintezu ketonskih tela. Hormon rasta izaziva opšte smanjenje preuzimanja glukoze od strane različitih tkiva sa izuzetkom nervnog sistema što za posledicu ima povećanje glikemije, a ono pak izaziva povećano izlučivanje insulina.
124 FIZIOLOŠKA ULOGA HORMONA NEŽLEZDANOG POREKLA Hormoni gastrointestinalnog trakta Hormone gastrointestinalnog trakta sačinjava grupa hemijski aktivnih materija koja se sintetiše i izlučuje iz ćelija koje ulaze u sastav ovog sistema. Još uvek nisu svi u poptpunosti okarakterisani i opisani, ali se zna da je njihova glavna fiziološka aktivnost da obezbede varenje i kretanje hrane duž gastrointestinalnog trakta. Oni su uglavnom peptidne strukture i četiri od njih spadaju u prave endokrine hormone: holecistokinin, gastrin, gastrointestinalni inhibitorni peptid (GIP) i sekretin koji je ujedno, kao što je već pomenuto prvi hormon koji je uopšte otkriven. Hormoni organa za varenje se sintetišu u specifičnim ćelijama koje su raspoređene duž celog sistema sačinjavajući »difuzni endokrini sistem«. Kao i u slučaju pankreasnih ćelija često se endokrine ćelije organa za varenje označavaju prema hormonu koji sintetišu: G ćelija (sintetišu gastrin), S ćelije (sintetišu sekretin), D ćelije (sintetišu somatostatin), K ćelije (sintetišu GIP) i I ćelije (sintetišu holecistokinin). Ovi hormoni se takođe povremeno svrstavaju, u odnosu na svoju struktruru, na dve grupe, familiju peptida sličnih sekretinu (sekretin, glukagon, VIP, i GIP) i familiju hormona sličnih gastrinu (gastrin i holecistokinin). 1) Gastrin Gastrin se sintetiše u antrumu i dvanaestopalačnom crevu i izlučuje u cirkulaciju u obliku dve forme, G17 (mali hormon) i G34 (veliki hormon). Njegova osnovna uloga je da stimuliše oslobađanje HCl iz parijetalnih ćelija želuca i da reguliše rast gastrične mukoze. Oslobođena HCl pod uticajem gastrina podstiče sekreciju pepsinogena i sekretina. Izlučivanje gastrina je stimulisano uglavnom hranom, odnosno istezanjem
125 želuca i u manjoj meri peptidima, kafom, alkoholom, dok šećer poreklom iz hrane ne stimuliše izlučivanje gastrina. Takođe ga oslobađa aktivacija autonomnog nervnog sistema i gastrin oslobađajući peptid (GRP). 2) Holecistokinin Holecistokinin je kod ljudi prisutan u obliku oktapeptida mada je pokazano da kod nekih vrsta (svinja) može da bude i znatno veći. Sintetiše se prvenstveno iz ćelija duodenuma, odnosno proksimalnog dela tankog creva. Interesantno je da je holecistokinin nađen i u mozgu, posebno u frontalnom korteksu, hipotalamusu, hipokampusu i amigdalama. Sekrecija holecistokinina je stimulisana određenim amino kiselinama, posebno triptofanom i fenilalaninom, mastima i slobodnim masnim kiselinama. Holecistokinin stimuliše egzocitozu zimogenih granula sa pankreasnim enzimima. Ovaj hormon inhibira uzimanje hrane i smatra se da u slučaju bolesti bulimije (prekomerno uzimanje hrane) pacijenti verovatno pate od manjka izlučivanja ovog hormona. Holecistokinin je ranije nazivan pankreozimin, odnosno smatralo se da su to dva odvojena hormona ali danas se zna da je to jedan isti hormon i naziva se holecistokinin-pankreozimin ili samo holecistokinin. 3) Sekretin Sekretin se kod ljudi izlučuje u najvećoj meri iz S ćelija koje su smeštene unutar izraštaja u crevnoj mukozi tankog creva. Ovaj hormon se izlučuje kao odgovor na povećanu kiselost duodenuma koja nastaje nakon ulaska hrane iz želuca. Njegova glavna uloga je da stimuliše povećano lučenje bikarbonata iz pankreasa a takođe podstiče stimulatorno delovanje holecistokinina na oslobađanje enzima iz pankreasa. 4) Vazointestinalni inhibitorni peptid (VIP)
126 Vazointestinalni inihibitorni peptid (VIP) je peptid od 28 amino kiselina i njegova struktura je ista kod različitih životinjskih vrsta. Iako se u najvećoj meri izlučuje iz neurona raspoređenih celom dužinom organa za varenje, od ezofagusa do rektuma, VIP nalazimo i u drugim delovima tela. Pokazano je da se aktivnost VIP-a može modifikovati aktivnošću drugih neurona koji izlučuju opioide i druge, morfinu slične peptide. Njegova funkcija je najverovatnije relaksacija organa za varenje jer se pojačano luči upravo kada su ovi organi relaksirani. 5) Gastralni inhibitorni peptid (GIP) Gastralni inhibitorni peptid (GIP) je peptid od 42 amino kiseline koji je u najvećoj koncentraciji prisutan u duodenumu i tankom crevu. Njegovo izlučivanje stimuliše glukoza, amino kiseline i slobodne masne kiseline. Njegova osnovna uloga je da poveća izlučivanje insulina iz pankreasa u uslovima hiperglikemije. Poznato je da je stimulacija izlučivanja insulina mnogo intenzivnija kada se glukoza daje oralno nego intravenski i ovaj fenomen se pripisuje delovanju GIP-a. 6) Gastralni oslobađajući peptid (GRP) Gastralni oslobađajući peptid (GRP) se još naziva bombezin (pošto je prvo izolovan iz kože žabe). Sagrađen je od 27 amino kiselina. Izlučuje se iz antralnih ćelija mukoze creva i utiče na oslobađanje gastrina. U gatrointestinalnom traktu srećemo još grupu peptidnih hormona koji predstavljaju fragmente proglukagona i nazivaju se enteroglukagoni. Najveća koncentracija ovih materija nađena je u tankom i debelom crevu. Ovi peptidi su snažni inhbitori sekrecije hlorovodonične kiseline u želucu. Veliki broj aktivnih materija se
127 izlučuje duž gastrointestinalnog trakta koji ovaj organ čini možda najvećim endokrinim organom. Model kontrole sekrecije HCl iz parijetalnih ćelija želuca. U ovoj funkciji postoji interakcija između gastrina, somatostatina i specifičnih enterohromafinih ćelija (ECL) koje luče histamin. Somatostatin ima inhibitornu ulogu na G ćelije, na ECL i parijetalne ćelije. Neurotransmiteri koji se oslobađaju na kraju nerva vagusa su takođe odgovorni za regulaciju ovih ćelija. Amino kiseline u lumenu creva stimulišu oslobađanje gastrina a luminalni protoni (H+) ga inhibiraju. Sekrecija gastrina utiče na ECL da oslobađa histamin a ovaj reguliše funkciju parijetalnih ćelija tako što ih stimuliše da izlučuju HCl. Acinusne ćelije egzokrinog pankreasa poseduju dve klase receptora u smislu produkcije različitih sekundarnih glasnika. Sekretin i VIP povećavaju koncentraciju cAMP-a i na taj način posreduju u stimulaciji oslobađanja pankreasne amilaze. Holecistokinin takođe stimuliše oslobađanje pankreasne amilaze ali posredstvom G2, IP3, DAG, kalcijumovih jona koji se mobilišu iz endogenih depoa. Acinusne ćelije poseduju mehanizme koji amplifikuju signale i rezultat toga može biti potenciranje delovanja holecistokinina od strane sekretina i obrnuto. Dakle proces varenja hrane je veoma složen proces regulisan velikim brojem različitih materija. Do kraja XIX veka se verovalo da je regulacija funkcije digestivnog sistema posredovana isključivo nervnim sistemom. Otkriće sekretina otvorilo je vrata novim saznanjima koji su uključili ulogu hormona, nerava koji izlučuju peptide i i lokalnih ćelija koje sintetišu i oslobađaju različite peptide. Znači u regulaciji procesa varenja uključeni su lokalni regulatorni peptidi, opšta hormonska kontrola posredstvom
128 krvi, lokalno parakrino dejstvo aktivnih materija i neurotransmitersko/neuromodulatorno delovanje aktivnih materija oslobođenih sa krajeva nerava digestivnog trakta. Kada hrana dospe u usta ptijalin započinje varenje. Hrana u ustima takođe refleksno stimuliše oslobađanje kiseline u želucu. Hrana potom dospeva kroz jednjak u želudac i pod uticajem gastrina se dalje oslobađa HCl. Gastrin takođe, posredstvom H+ , stimuliše oslobađanje pepsinogena iz glavnih ćelija mukoze. Pod uticajem kiseline pepsinogen se aktivira i prelazi u pepsin. Sama kiselina u povećanoj koncentraciji postaje inhibitorna na dalje oslobađanje gastrina. Gastrin i lokalna refleksna stimulacija relaksiraju pilorični sfinkter i omogućavaju lopticama hrane da uđu u prvi segment tankog creva, duodenum. Kiselina je takođe stimulatorna za oslobađanje sekretina iz ćelija duodenalne mukoze. Ovaj hormon putem krvi odlazi do egzokrinog pankreasa gde stimuliše oslobađanje vode i bikarbonata i na taj način se neutrališe kiselost sredine. Masti i proteini u hrani stimulišu oslobađanje holecistokinina iz ćelija u duodenumu i tankom crevu koji takođe putem krvi dospeva do egzokrinog pankreasa gde utiče na oslobađanje pankreasnih enzima, alfa-amilaze, tripsina, himotripsina i pankreasne lipaze. Holecistokinin takođe utiče na kontrakcije žučne kese i omogućava oslobađanje žuči u lumen creva što omogućava razlaganje masti. U procesu razlaganja skroba nastaje glukoza koja stimuliše oslobađanje GIP-a koji dalje stimuliše oslobađanje insulina iz pankreasa. GIP a verovatno i drugi hormoni koji se izlučuju kao odgovor na kiselinu, glukozu, masti i proteine mogu da izazovu povratnu inhibiciju daljeg oslobađanja gastrične kiseline.
129 Hormoni bubrega 1) Renin U jukstaglomerularnim ćelijama bubrega, koje su smeštene u aferentnim arteriolama koje snabdevaju krvlju glomerule, sintetiše se hormon renin. Ove ćelije funkcionišu kao bubrežni baroreceptori, osetljivi na promenu volumena i pritiska krvi. Pored toga u bubrezima se nalaze i specifične ćelije koje su osetljive na promenu koncentracije kalcijumovih, natrijumovih i hloridnih jona. I jedne i druge ćelije učestvuju u regulaciji oslobađanja renina iz bubrega. Renin ima molekulsku težinu 40 kDa i oslobađa se na različite stimuluse: 1. promena konecntracije pomenutih jona 2. promena pritiska telesnih tečnosti 3. autonomnom inervacijom jukstaglomerularnih ćelija Fiziološka uloga renina je pretvaranje alfa2-globulina plazme - angiotenzinogena u angiotenzin I. Angiotenzinogen je glikoprotein koji se sintetiše u jetri i dospeva u plazmu gde se pod uticajem renina (hidroliza Leu-Leu veze u moleulu) pretvara najpre u angiotenzin I (dekapeptid) a potom u aktivnu formu angiotenzin II (oktapeptid). Enzim koji pretvara angiotenzin I u II (ACE – angiotenzin converting enzyme) sadrži cink a ima i drugu važnu fiziološku ulogu u inaktiviranju vrlo potentnog vazodilatatora bradikina i zbog toga se takođe naziva i kininaza II.
130 2) Kalikreini Kalikreini, enzimi plazme, pljuvačke, pankreasa, znijnih žlezda, creva, bubrega, predstavljaju grupu serin proteaza koji deluju na alfa2-globuline plazme poznate kao kininogeni i pretvaraju ih u kinine od kojih je najpoznatiji bradikinin. Bradikinin je substanca koja je poznata kao najjači vazodilatator. Postoje brojni podaci koji ukazuju na zajedničko delovanje kalikrein-kinin sistema, prostaglandina i renin-angiotenzin sistema u regulaciji sistemskog krvnog pritiska i intenziteta cirkulacije u bubrezima. Kalikreini plazme nastaju iz proenzimske forme nazvane prekalikrein koja se pretvara u kalikrein pod uticajem faktora XII iz krvne plazme. Postoje tri klase kalikreina, jedna je velike molekulske mase, nalazi se u plazmi i iz nje nastaje bradikinin, druga male molekulske mase prisutna u tkivima iz koje nastaje kalidin (Lys-bradikinin) i treće metionil Lys bradikinin mokraće. Svi kinini međutim imaju sličnu biološku aktivnost, vrlo su potentni stimulatori krvotoka u bubrezima, izazivaju hipotenziju i stimulišu izlučivanje mokraće i natrijuma. Bradikinin takođe stimuliše sintezu prostaglandina, najverovatnije pretvarajući jednu inaktivnu fosfolipazu u aktivnu formu koja utiče na sintezu arahidonske kiseline koje je neophodna za sintezu prostaglandina. 2) Eritropoetin Ovaj hormon proteinske prirode koji se sintetiše u bubrezima (fibroblastima slične ćelije kore i srži bubrega) snažno utiče na povećanje koncentracije hemoglobina u organizmu na taj način što stimuliše nastanak eritrocita. Ovaj hormon je neophodan za inicijaciju eritropoeze, odnosno diferencijaciju i razvoj stem ćelija i za njihovo pretvaranje u pronormoblast koji se dalje diferencira u retikulocite i konačno u zrele erirtrocite. Znači eritropotein ne utiče direktno na povećanje sinteze globina nego
131 povećavajući nastanak, odnosno broj eritrocita povećava i ukupnu koncentraciju hemoglobina u organizmu. Prostaglandini Prostaglandini su supstance koje se sintetišu u velikom broju različitih tkiva. Kao i supstance koje su im po hemijskom sastavu veoma slične, tromboksani i leukotrieni nastaju iz masnih kiselina koje ulaze u sastav membranskih fosfolipida ili triglicerida. Fosfolipidi se pod uticajem PLA i PLC pretvaraju u arahidonsku kiselinu koja je prekursor za prostaglandine. Prostaglandini mogu da se vežu za proteine plazme. Efekat na ćelijama ostvaruju posredstvom specifičnih receptora, kojih izlgeda ima dva tipa, jedan koji kao sekundarni glasnik koristi cAMP i drugi koji koristi cGMP. Osećaj bola je esencijalan za opstanak organizama jer on opominje na opasnost. Mehanizam bola je nedovoljno poznat. Pored uloge nervnog sistema u prenosu stimulusa sa receptora za bol ima podataka o kombinovanoj ulozi prostaglandina, enkefalina i glukokortikoida u ovom mehanizmu. Bol izazvan nekom traumom, iritacijom ili nervnom stimulacijom izaziva oslobađanje masnih kiselina iz membranskih fosfolipida što dovodi do sinteze prostaglandina. Oni se potom oslobađaju iz membrane i vezuju za svoje receptore, a kao posledica nastanka kompleksa hormon-receptor oslobađa se cAMP, koji je neophodan za proizvodnju bola ili oslobađanje substance P. Nastanak bola aktivira stresnu reakciju sistema hipotalamus (CRH), hipofiza (ACTH) i kora nadbubrega (glukokortikoididi). Uz ACTH oslobađa se i beta-lipotropin od koga nastaju enkefalini koji se dalje vezuju za membranske receptore i time izazivaju inhibiciju nastanka prostaglandina i suprimiraju ceo proces nastanka bola. Glukokortikoidi verovatno produkuju i jedan polipeptid koji inihibira fosfolipazu A a time i nastanak prostaglandina.
132 Prostaglandini i tromboksani imaju suprotan efekat na trombocite, prvi inhibiraju njihovu agregaciju a drugi je stimulišu. Stimulacija agregacije trombocita, nastala prskanjem zida krvnih sudova i oslobađanjem kolagena, izaziva oslobađanje arahidonske kiseline iz membrane trombocita što dovodi do nastanka tromboksana. Oni pak dalje utiču na oslobađanje kalcijuma iz unutarćelijskih depoa, a povećanje koncentracije kalcijuma inhibira formiranje cAMP-a, koji nastaje pod uticajem prostaglandina poreklom iz zida krvnih sudova. Povećana koncentracija jona kalcijuma takođe stimuliše oslobađanje ADP-a i serotonina iz specifičnih granula koji omogućavaju agregaciju trombocita utičući da njihova površina postane lepljiva. U normalnim uslovima kada ne postoji stimulus za oslobađanje tromboksana u trombocitama, cirkulišući prostaglandini konstantno produkuju cAMP u njima koji inhibira nastanak jona kalcijuma i aktivnost fosfolipaze A. Hormoni pinealne žlezde Postoje podaci da pinealna žlezda (epifiza) ima ulogu u kontroli reproduktivne funkcije kod određeneh sisarskih vrsta. Pored toga klinička ispitivanja potvrđuju da deca sa poremećajima u razvoju pinealne žlezde zaostaju u seksualnom razvoju. Međutim, mehanizmi putem kojih pinealna žlezda učestvuje u ovim procesima je nedovoljno poznata, mada uglavnom vlada mišljenje da ona verovatno produkuje neki hormon koji ima antigonadotropnu funkciju. Brojni eksperimentalni rezultati potvrđuju da je melatonin, hormon koji se sintetiše u ovoj žlezdi pinealni antigonadotropin.
133 Koncentracija cirkulišućeg melatonina se značajno povećava u toku noći kod vertebrata i predstavlja »hormonski signal noći« funkcionišući kao koordinator dnevno- noćnih funkcija. Humana pinealna žlezda nastaje evaginacijom krova diencefalona. Kao i kod mnogih drugih sisarskih vrsta ona se odvaja od krova treće moždane komore i ostaje sa njom u vezi samo preko tanke drške. Pinealna žlezda je inervisana postganglijskim nervnim vlaknima koji potiču iz supracervikalne ganglije, te s toga predstavlja efektorni organ sutonomnog nervnog sistema. Pinealne parenhimatične ćelije – pinealocite mogu biti svetle i tamne. Tamne sadrže granule i glikogen čija funkcija nije još objašnjena. Pinealocite dosta liče na senzorne ćelije retine oka. U pinealocitama se sintetiše aktivna materija melatonin (N-acetil-5- metoksitriptamin) koji kod nekih sisara utiče na pojačanu pigmentaciju, a kod ljudi nema taj efekat. Kao što je napomenuto ova materija ima antigonadnu funkciju. Melatonin se sintetiše kao odgovor na stimulaciju noradrenalinom koji se oslobađa na krajevima postganglijskih nervnih vlakana koja dolaze iz supracervikalne ganglije. Ova vlakna se aktiviraju u odsustvu svetlosti, a informacija se registruje retinom oka. Pinealna žlezda je organ koji pretvara svetlosni signal u hemijski glasnik. Najveća koncentracija cirkulišućeg melatonina je u sredini noći a najmanja u sredini dana. Melatonin utiče na mozak, hipofizu i gonadnu funkciju. Pinealektomija povećava motornu i EEG aktivnost, dok egzogeno dodavanje melatonina smanjuje motornu aktivnost, stimuliše san sa laganom EEG aktivnošću. Melatonin povećava sekreciju GABA-e i serotonina u mozgu i inhibira sintezu i oslobađanje GnRH iz hipotalamusa.

More Related Content

PPTX
Štitasta zlezda
bydr Šarac
 
DOCX
Hormoni štitne žlezde
bydr Šarac
 
ODP
Endokrine žlezde
bydr Šarac
 
PPT
тема 7 то
byAnna_30
 
PDF
Učenje i viši kognitivni procesi 6. Učenje, III Deo: Instrumentalno učenje
byGoran S. Milovanovic
 
PPT
Culo vida
byThe Little Art School "The Blue Bunny"
 
PPTX
L193 - Hemija - Alkaloidi - Milan Borkovac - Marina Jovanović
byNašaŠkola.Net
 
PPT
презентація на тему "Загальна характеристика грибів. різноманітність грибів" ...
byturska1973
 
Štitasta zlezda
bydr Šarac
 
Hormoni štitne žlezde
bydr Šarac
 
Endokrine žlezde
bydr Šarac
 
тема 7 то
byAnna_30
 
Učenje i viši kognitivni procesi 6. Učenje, III Deo: Instrumentalno učenje
byGoran S. Milovanovic
 
Culo vida
byThe Little Art School "The Blue Bunny"
 
L193 - Hemija - Alkaloidi - Milan Borkovac - Marina Jovanović
byNašaŠkola.Net
 
презентація на тему "Загальна характеристика грибів. різноманітність грибів" ...
byturska1973
 

What's hot

PPT
Saules sistēma
byIespējamā misija
 
PPT
Lizozomi, vakuola, mitohondrije
byIvana Damnjanović
 
PDF
Regulacija aktivnosti-gena compress (1)
byNataaSpasi
 
PPT
Способи розділення сумішей
byЕлена Мешкова
 
PPTX
предмет социологије рада
byangelinabrankovic51
 
PPT
63. 64. nastavna jedinica
byVioletaNovakovi
 
PPTX
Основи мови Ci
byEscuela
 
PPT
ZVUKivana.ppt
byIvancicadj
 
PPT
Каталіз.Основні поняття
byvpu-19 Drogobych
 
PPTX
Definicija, predmet i znacaj ekologije
bymilorad22
 
PPTX
Стан електронів у атомі. Будова електронних оболонок атомів.
bylabinskiir-33
 
PPT
лабораторна робота №1 (частина 1)
byВиктория Красинько
 
PPT
KISEONIK
byvvlivvli
 
PDF
Analiticka hemija - Dušan D.Stanojević
byŠekib Mujanović
 
PPTX
pravilnik o ocenjivanju učenika u osnovnoj školi.pptx
bysaculatac
 
PPTX
Мультимедійна презентація до інтегрованого заняття з біології та інформатики ...
byOlena Коленченко
 
PPTX
Розмноження та розвиток птахів.
bylabinskiir-33
 
PPT
Elektromagnetna indukcija
byradovicpb
 
PPTX
ферменти, 10 клас
bybiologia2017
 
PDF
Učenje i viši kognitivni procesi 5. Učenje, II Deo: klasično uslovljavanje i ...
byGoran S. Milovanovic
 
Saules sistēma
byIespējamā misija
 
Lizozomi, vakuola, mitohondrije
byIvana Damnjanović
 
Regulacija aktivnosti-gena compress (1)
byNataaSpasi
 
Способи розділення сумішей
byЕлена Мешкова
 
предмет социологије рада
byangelinabrankovic51
 
63. 64. nastavna jedinica
byVioletaNovakovi
 
Основи мови Ci
byEscuela
 
ZVUKivana.ppt
byIvancicadj
 
Каталіз.Основні поняття
byvpu-19 Drogobych
 
Definicija, predmet i znacaj ekologije
bymilorad22
 
Стан електронів у атомі. Будова електронних оболонок атомів.
bylabinskiir-33
 
лабораторна робота №1 (частина 1)
byВиктория Красинько
 
KISEONIK
byvvlivvli
 
Analiticka hemija - Dušan D.Stanojević
byŠekib Mujanović
 
pravilnik o ocenjivanju učenika u osnovnoj školi.pptx
bysaculatac
 
Мультимедійна презентація до інтегрованого заняття з біології та інформатики ...
byOlena Коленченко
 
Розмноження та розвиток птахів.
bylabinskiir-33
 
Elektromagnetna indukcija
byradovicpb
 
ферменти, 10 клас
bybiologia2017
 
Učenje i viši kognitivni procesi 5. Učenje, II Deo: klasično uslovljavanje i ...
byGoran S. Milovanovic
 

Similar to 256718554 endokrinologija-skripta

PPT
Endokrini sistem za 3. razred Gimnazije
byMilica Veselinović
 
PPT
Endokrinologija - Interna medicina
byMiloš Maljik
 
PPT
Endokrini sistem Nikola Cekicevic
bydr Šarac
 
PPT
Endokrinisistemnikolacekicevic 140516062421-phpapp02
byAnatomija dr Šarac
 
ODP
Endokrini sistem
byAnatomija dr Šarac
 
PPT
Endokrini anatomija fiziologija
byJovan Šarac
 
PPT
Endokrini sistem ,anatomija i fiziologija
bydr Šarac
 
POT
Hormoni i endokrini sistem
byAlleteja
 
ODP
Endokrini sistem
byAnatomija dr Šarac
 
PPTX
Ендокрини систем
byVioleta Djuric
 
PPTX
Žlezde sa unutrašnjim lučenjem
byElementary School "Bora Lazić"
 
PPTX
HORMONI
byKlara Kakučka
 
PPT
Endokrini sistem
byAnatomija dr Šarac
 
PPT
Endokrini sistem
byAnatomija Pedijatrija
 
PPT
Endokrini sistem
byIvana Damnjanović
 
PPT
Endokrini sistem
byJovan Šarac
 
DOCX
Ендокрини и нервни систем
byVioleta Djuric
 
PPTX
Regulacija homeostaze glukoze
byKlara Kakučka
 
PPTX
Regulacija homeostaze glukoze
byKlara Kakučka
 
PPTX
Regulacija homeostaze glukoze
byKlara Kakučka
 
Endokrini sistem za 3. razred Gimnazije
byMilica Veselinović
 
Endokrinologija - Interna medicina
byMiloš Maljik
 
Endokrini sistem Nikola Cekicevic
bydr Šarac
 
Endokrinisistemnikolacekicevic 140516062421-phpapp02
byAnatomija dr Šarac
 
Endokrini sistem
byAnatomija dr Šarac
 
Endokrini anatomija fiziologija
byJovan Šarac
 
Endokrini sistem ,anatomija i fiziologija
bydr Šarac
 
Hormoni i endokrini sistem
byAlleteja
 
Endokrini sistem
byAnatomija dr Šarac
 
Ендокрини систем
byVioleta Djuric
 
Žlezde sa unutrašnjim lučenjem
byElementary School "Bora Lazić"
 
HORMONI
byKlara Kakučka
 
Endokrini sistem
byAnatomija dr Šarac
 
Endokrini sistem
byAnatomija Pedijatrija
 
Endokrini sistem
byIvana Damnjanović
 
Endokrini sistem
byJovan Šarac
 
Ендокрини и нервни систем
byVioleta Djuric
 
Regulacija homeostaze glukoze
byKlara Kakučka
 
Regulacija homeostaze glukoze
byKlara Kakučka
 
Regulacija homeostaze glukoze
byKlara Kakučka
 

256718554 endokrinologija-skripta

  • 1.
    1 OPŠTA ENDOKRINOLOGIJA Prof. drGordana Cvijić Skripta koja predstavljaju dopunu Udžbeniku ENDOKRINOLOGIJA – Opšta i uporedna V.M. Petrović i G. Cvijić 2010
  • 2.
    2 UVOD Razviće višećelijskih organizamazapočinje oplođenjem jajeta i njegovom deobom. Dalje razviće zavisi od konstantne proliferacije ćelija, rasta i diferencijacije uključujući histogenezu i organogenezu. Integracija ovih događaja, kao i drugih složenih fizioloških procesa metabolizma, disanja, ekskrecije, kretanja, reprodukcije itd, neophodna i zavisi od hemijskih materija koje se sintetišu i izlučuju iz specijalizovanih ćelija u organizmu. Značajno mesto u familiji ovakvih materija imaju hormoni. Hormoni se sintetišu u ćelijama endokrinih žlezda ali i tkivima koja regulišu rad drugih ćelija u organizmu. Nauka koja proučava funkciju endokrinih žlezda i tkiva koja sintetišu hormone naziva se Endokrinologija. Endokrinologija je potdisciplina Fiziologije. Pored izučavanja fiziološke uloge hormona, endokrinolozi izučavaju biosintezu, hemiju, magacioniranje i sekreciju hormona, faktore i mehanizme koji kontrolišu sekreciju hormona, transport i molekularne mehanizme hormonskog delovanja i na kraju patofiziologiju disfunkcije hormonskog sistema. Uporedni endokrinolozi izučavaju i upoređuju endokrini sistem različitih sistematskih kategorija invertebrata i vertebrata. Endokrine žlezde su karakteristične po tome što, za razliku od egzokrinih žlezda, nemaju izvodne kanale već proizvode svoje sinteze, hormone, izlučuju u "unutrašnju tečnu sredinu" organizma ili nervni sistem. Hormoni su organska jedinjenja koja deluju na efektorne "ciljne" ćelije najčešće udaljene od mesta sinteze, kao što su na primer hormoni endokrinih žlezda: hipofize, štitaste žlezde, gonada, kore i srži nadbubrežnih žlezda. Ima međutim hormona koji se sintetišu tkivima nežlezdanog
  • 3.
    3 porekla i delujulokalno, obično blizu mesta sinteze kao štp su na primer sekretin i holecistokinin. Endokrine žlezde i sva tkiva koja sintetišu hormone povezana su u funkcionalni sistem - endokrini sistem, koji kontroliše i prilagođava aktivnost i potrebe organizma i njegovih organskih sistema prema promenama spoljašnje i unutrašnje sredine. To se ostvaruje hormonima koji regulišu mnogobrojne procese u ćelijama i tkivima i ostvaruju biohemijsku integraciju organizma U značajne karakteristike hormonskog dejstva spada mogućnost da isti hormon ostvaruje različite efekte u različitim tkivima jednog istog organizma. Na primer, glukokortikoidi ostvaruju kataboličke efekte u perifernim tkivima i limfnom sistemu. a anaboličke u jetri. Pored toga ima primera da različiti hormoni mogu regulisati istu funkciju u različitim ciljnim ćelijama istog organizma: adrenalin, na primer, deluje na jetru i poprečno prugaste mišiće, dok glukagon deluje samo na jetru, a oba hormona izazivaju isti fiziološki proces, glikogenolizu. Pored toga jedan hormon može da promeni aktivnost drugog hormona pa su neke kompleksne funkcije u živim bićima često regulisane kombinovanom aktivnošću različitih hormona kao što su dijabetogeni faktori: adrenalin, glukokortikoidi, tiroksin i dr. Istorijske perspektive Uvid u istoriju nastanka i razvoja endokrinologije pruža nam mogućnost da zaključimo sledeće: 1 - endokrinologija se snažno razvila uglavnom zahvaljujući interesima medicine u nastojanju da se reše određeni poremećaji zabeleženi u medicinskoj praksi; kao osnovna nauka ona se razvija tek u novije vreme; 2 -
  • 4.
    4 hemijskim otkrićima hormonai njihove strukture prethodio je duži period proučavanja i upoznavanja fizioloških efekata hormona; 3 - otkriće novih hormona dovodilo je vrlo često do preterivanja u tumačenju njihove uloge u organizmu; 4 - funkcionalna povezanost nervnog i endokrinog sistema i značaj njihovih interakcija je tek nedavno shvaćena; 5 - korišćenjem savremenih metoda i novih tehničkih dostignuća postignut je napredak u poznavanju unutarćelijskih mehanizama što je dovelo do nove orijentacije u endokrinologiji. U prvi plan se ističe interesovanje za delovanje hormona na ciljne, efektorne ćelije, organele i njihove membrane, kao i samu naslednu osnovu života. Prvi eksperimenti sa endokrinim žlezdama, iako nesvesno, obavljani su još u doba Aristotela koji je posmatrao kastrirane životinje i upoređivao promene u njihovom izgledu i ponašanju sa promenama kod ljudi koji su tragično izgubili testise. Ima pisanih tragova da su odstranjivanja žlezda vršena i u cilju poboljšanja nekih osobina domaćih životinja. Ipak prvi pravi eksperiment izvršio je, znatno kasnije, francuski fiziolog Bertold (1984), koji je zaključio da kastrirani petao nema razvijenu krestu, a takođe ne pokazuje ponašanje karakteristično za mužjake. Ove osobine se ponovo uspostavljaju kada se kastriranim petlovima implantiraju oba ili samo jedan testis. Bertold je zaključio da su testisi sami funkcionalni i ne zavise od nervne aktivacije. Takođe je pokazao da je testis, koji je sam implantiran veći nego kada su oba prisutna – time je udario temelje današnjem shvatanju pojma KOMPENZATORNE HIPERTROFIJE (povećana veličina jednog organa u cilju funkcionalne kompenzacije drugog, koji nedostaje). Takodje je potvrdio da organ jedne životinje (donora) može da bude transplantiran u organizam
  • 5.
    5 druge (domaćina) gdepostaje funkcionalan. Bertold je, dakle, zaključio da testisi utiču na razvijanje muških sekundarnih seksualnih karakteristika i pretpostavio da: 1. testisi aktiviraju ili modifikuju jednu ili više komponenti u krvi koji dalje deluju na pomenuti način 2. otklanjaju neke inhibitorne supstance 3. sami proizvode i ispuštaju neke materije u krv. Da je treća predpostavka tačna pokazano je mnogo godina kasnije kada je potvrđeno da ekstrakt testisa ostvaruje iste fiziološke efekte u odsustvu ovih organa. Sam proizvod – hormon testosteron je izolovan kao kristalna substanca tek 86 godina kasnije. Bayliss i Sterling (1902) su izveli prvi kritičan eksperiment u endokrinologiji (experimentum cruces) kojim su pokazali prisustvo hormona. Pokazali su da ćelije mukoze dvanaestopalačnog creva oslobađaju neku supstancu koja stimuliše pankreas na lučenje enzima, neophodnih za proces varenja. Njihov eksperiment je pokazao da je lučenje pankreasnog soka regulisano nekim humoralnim faktorom, a ne nervnom stimulacijom. Potvrda za ove tvrdnje bilo je ponavljanje fiziološkog efekta oslobađanja enzima iz pankreasa pod delovanjem ekstrakta izolovanog creva. Aktivna supstanca dobila je ime SEKRETIN. Sterling je kasnije za ove humoralne faktore predložio naziv HORMON od grčkog stimulisati (pobuditi) – mada danas znamo da postoje i inhibitorni humoralni faktori, termin je zadržan za sve supstance koje funkcionišu na ovaj način. Mering i Minkovski (1889) su pokazali da hirurško odstranjivanje pankreasa pasa izaziva simptome slične onim koji se javljaju kod humanog diabetes mellitus-a, veoma visok nivo šećera u krvi. Pankreasni hormon nazvan je INSULIN od strane Shaefera (1912).
  • 6.
    6 Banting i Best(1922) su ustanovili da specifične ćelije pankreasa – Langerhansova ostrvca luče materiju ključnu za metabolizam ugljenih hidrata i uspeli su da izoluju ovu materiju, a zatim da je ubrizgaju psima prethodno operisanim- pankreatimisanim i time im značajno spuste nivo šećera u krvi. Sanger (1953) je ustanovio da je ovaj hormon polipeptid sa karakterističnim redosledom amino kiselina. Za ovaj rad dobio je Nobelovu nagradu. Njegova metoda omogućila je rasvetljavanje hemijske strukture mnogih peptidnih hormona. Vincent di Vigneand je prvi sintetisao hormone peptidne strukture i to su bili OKSITOCIN i VAZOPRESIN, za šta su takođe dobili Nobelovu nagradu. Interesantno je da je on takođe sintetisao analog oksitocina – VAZOTOCIN koji je tek kasnije otkriven kod velikog broja vertebrata. Još jedno važno otkriće u endokrinologiji je bilo ono koje je pokazalo da je hipofiza, do tada nazivana “gazdom” među žlezdama kontrolisana materijama poreklom iz moždanog regiona – HIPOTALAMUSA. Geoffrey Harris: “Hipofiza je kontrolisana humoralnim faktorima hipotalamusa”. Posle ovog saopštenja brojni naučnici prionuli su poslu i uključili se u trku za Nobelovu nagradu! Andrew Shally i Roger Guillemin, rade odvojeno ali dobijaju iste rezultate na dve različite eksperimentalne životinje, svinji i ovci. Obradivši više od 250000 hipofiza svinje Shally dokazuje strukturu faktora koji stimuliše oslobađanje TSH i naziva ga TRH. Isti faktor koji deluje na hipofizu ovce identifikuje i Guillemin. U nastavku svoga rada obojca izoluju i GnRH u obe životinje. Guillemin i saradnici prvi otkrivaju i jedan inhibitorni hormone, SOMATOSTATIN, koji sprečava lučenje hormona rasta iz hipofize. Za doprinos u otkrivanju, izolovanju i određivanju strukture hipotalamusnih regulatornih
  • 7.
    7 peptida Guillemin iShally dobijaju nobelovu nagradu 1978. U isto vreme za utvrđivanje i razvijanje metoda za merenje koncentracije peptidnih hormona u krvi Rosalin Yalow je dobila takođe Nobelovu nagradu. Još jedno važno otkriće iz oblasti delovanja hormona zaslužilo je Nobelovu nagradu. Dobio je 1971. godine Earl Sutherland za otkriće cAMP-a i adenilat ciklaze, enzima koji je odgovoran za produkciju ovog cikličnog nukleotida. Sutherland je utvrdio da kada se određeni hormoni inkubiraju sa membranama hepatocita dolazi do produkcije cAMP-a, koji je nazvan sekundarnim glasnikom u fiziološkim efektima hormona na efektorne ćelije. U novije vreme Nobelovu nagradu iz fiziologije i medicine dobili su Rita Levi- Montalcini i Stenley Cohen za otkriće EGF (epidermalni faktor rasta), peptidnog hormona koji reguliše diferencijaciju, rast mnogih epitelijalnih i drugih ćelija. Takođe važno otkriće za razvoj endokrinologije bilo je otkriće Cannon-a koji je utvrdio da određeni hemijski glasnici mogu da se oslobađaju sa krajeva nerava, kako u centralnom tako i u autonomnom nervnom sistemu, u blizini efektorne ćelije na koju deluju – “Postoji autoregulacija fizioloških procesa od strane autonomnog nervnog sistema”! Oto Laewi (1921) je nastavio ove eksperimente i pokazao da hemijske materije oslobođene sa nerava utiču na relaksaciju i kontrakciju srčanog mišića žabe. Supstancu koja se oslobađa sa n. vagusa i relaksira srčani mišić nazvao je ACETILHOLIN, a supstancu koja stimuliše kontrakcije srca NORADRENALIN. Važne nove informacije, koje se svakim danom množe u oblasti endokrine fiziologije, a u vezi su sa mehanizmom delovanja peptidnih i steroidnih hormona, mogu da budu novi kandidati za Nobelovu nagradu.
  • 8.
    8 Organizacija i principiregulacije endokrinog sistema a) Uloga hormona u održavanju homeostaze Jedna od osnovnih funkcija endokrinog sistema je održavanje stalnosti unutrašnje sredine i adekvatno reagovanje na promene u spoljašnjoj sredini. Stabilnost unutrašnje sredine organizama, homeostaza, je uslov njihovog opstanka jer im obezbeđu- je izvestan stepen funkcionalne slobode u odnosu na spoljašnju sredinu. Fiziološki procesi (metabolizam, nadražljivost, razmnožavanje, razviće, sposob- nost prilagođavanja) se javljaju strogo organizovano vremenski i prostorno. Organizova- nost fizioloških sistema nije stanje već proces međusobno zavisnih kompatibilnih procesa razgradnje i izgradnje. Živi sistemi su “otvoreni” sistemi, u stalnoj materijalnoj, odnosno energetskoj razmeni sa spoljašnjom sredinom. Stabilnost unutrašnje sredine životinja, in- tegracija organizma i adekvatno reagovanje na promene u spoljašnjoj sredini postižu se prvenstveno regulatornom aktivnošću fizioloških sistema među kojima su najznačajniji nervni i endokrini sistem. U slučaju nervnog sistema informacije se prenose nervnim im- pulsima, pri čemu je prenos informacija brz i u znatnoj meri lokalizovan. U slučaju en- dokrinog sistema prenosioci specifičnih informacija su hormoni i taj proces je sporiji i dugotrajniji. Velike varijacije u spoljašnjoj sredini izazivaju podjednako snažne odgovore kontrolnih sistema sa krajnjim ciljem da ublaže “uznemiravanje” životinja. Neto efekat tih velikih promena u spoljašnjoj sredini je znatno ublažen u organizmu što znači da je homeostaza uspostavljena. Retko koji organizam živi u uslovima gde spoljašnji faktori ne variraju što znači da se pokretanjem fizioloških mehanizama bore da u tim uslovima odr- žavaju stabilnost unutrašnje sredine. Ukoliko se faktori sredine značajno promene i siste-
  • 9.
    9 mi ne moguviše da održe ravnotežno funkcionalno stanje tada nastaju krupni fiziološki poremećaji praćeni nizom patoloških stanja odnosno bolesti. Claud Bernard – 1872 – Ravnoteža unutrašnje sredine organizma (miilieu interier) je uslov života Walter Cannon – 1900 – definisao pojam homeostaze (Nobelova nagrada) Evolucija fizioloških sistema koji održavaju homeostazu bila je ključni faktor za prilagođavanje životinja novim uslovima okoline. Povratna kontrola fizioloških procesa je osnova u održavanju homeostaze. Regulacija homeostaze se zasniva na principima povratne sprege: negativne i pozitivne povratne sprege. Najvažnija odlika povratne sprege u biološkom smislu je da je podsticaj za njenu aktivaciju obično promena koncentracije neke supstance, a da je reakcija obično brzina dalje promene koncentracije. Povećanje koncentracije neke supstance X dovodi do povećanja A a povećanje A dovodi do povećanja B, što dalje izaziva smanjenje A - to je negativna povratna sprega. U drugom slučaju povećanje X dovodi do povećanja A a to dalje dovodi do povećanja B i ponovno povećanje A što predstavlja pozitivnu povratnu spregu. Pozitivna povratna sprega može značajno da dejstvuje u okviru ograničenih delova sistema i da oscilatorno delovanje prenese na sistem u celini. To je posebno važno za "kaskadne" ili autolitičke pojave kao što su koagulacija krvi ili regulacija glikogenolize i sinteze glikogena. Negativna povratna sprega je osnovni put regulacije endokrinih procesa. Aktivnost endokrinog sistema je potpuno integrisana. Poremećaj do koga dolazi usled disfunkcije jedne žlezde dovodi do poremećaja funkcija drugih žlezda i remećenja ispoljavanja aktivnosti drugih hormona. Ciljne ćelije na koje hormoni deluju imaju sopstvene autoregulacione mehanizme koji funkcionišu i u odsustvu hormona ali brzina i veličina odgovora su malih vrednosti. Na primer, funkcija tireoidnih ćelija zavisi od koncentracije jodida u plazmi koji su neophodni za sintezu njenih hormona. U
  • 10.
    10 nedostatku joda žlezdane sintetišu hormone. Razlika je samo u intenzitetu sinteze kada na žlezdu deluje ili ne deluje tireostimulišući hormon (TSH). Primer negativne povrat- ne sprege je regulacija funkcije štitne žlezde – tireoidne žlezde. Primer za pozitivnu po- vratnu spregu su tzv. kaskadni fiziološki procesi, kao što je već pomenuti proces zgrušavanja krvi. U tom procesu učestvuje veliki broj različitih materija i svaka podstiče nastanak one druge i povratno, nastanak druge podstiče na još intenzivnije lučenje pret- hodne materije. Regulacija sekrecije hormona koja podrazumeva da fiziološki efekat koji ostvaruju pojedini hormoni utiče na njegovu dalju sintezu i sekreciju postoji između insulina i šećera u krvi, hormona paratireoidne žlezde i kalcijumovih jona u plazmi. Za ove regulatorne procese, koje nazivamo “horizontalnim”, karakteristično je odsustvo kontrole od strane hipotalamusa i hipofize. U ovom sistemu negativna povratna veza deluje kao relativno zatvorena petlja na koju utiču neki drugi nervni ili humoralni faktori koji mogu da je menjaju. Endokrinu “horizontalnu” kontrolu, oslobađanjem prekursora hormona (hormonogen) i njegove aktivacije enzimom iz drugog organa nalazimo u sistemu angiotenzinogen - angiotenzin - aldosteron. I ova kontrola je bez učešća hipotalamusa. Snažna hijerarhijska podređenost ostvarena je u slučaju hipotalamusne kontrole prednjeg režnja hipofize, a preko nje i drugih endokrinih žlezda. Radi se o složenom sistemu koji se odvija po principu negativne povratne sprege u obliku tzv. “vertikalne povratne regulacije”, regulatorni mehanizmi nisu na nivou endokrine žlezde već je mesto kontrolnog delovanja hipotalamus. Primer za jednu vrstu ovakve regulacije (“kratka”) je kontrola hormona rasta od strane adenohipofize, vazopresina od strane
  • 11.
    11 neurohipofize i adrenalinaod strane srži nadbubrežnih žlezda. Naime hormon rasta je regulisan oslobađajućim hormonom poreklom iz hipotalamusa (growth hormon releasing hormon - GHRH ili Ghrelin), vazopresin koji se izlučuje iz neurohipofize se sintetiše u samom hipotalamusus, a oslobađanje adrenalina iz srži nadbubrežnih žlezdi je takođe pod nervnom kontrolom koja potiče iz hipotalamusa. U ovom slučaju fiziološki efekti hormona su ti koji povratno zaustavljaju njihovo dalje oslobađanje posredstvom odgovarajućih hormona iz hipotalamusa i hipofize. Na primer, kada vazopresin ostvari svoj fiziološki efekat na svom efektornom tkivu, ćelijama bubrežnih tubula gde utiče na zadržavanje vode u organizmu, promena koncentracije ćelijskih tečnosti u pravcu smanjenja osmotskog pristiska - razblaženja, zaustaviće njegovo dalje oslobađanje. Na najvišem stupnju složenosti je sistem u kome centralno mesto ima prednji režanj hipofize koga kontroliše hipotalamus u okviru tzv «duge vertikalne» povratne sprege. Takva je regulacija tireoidne, adrenokortikalne i gonadne aktivnosti. Tipičan primer je regulacija tiroidne aktivnosti. Iz adenohipofize koja se nalazi u bazi lobanje pu- tem krvi do nje dospeva TSH (tireostimulišući hormon-tirotropin) koji podstiče sintezu i sekreciju hormona tiroksina (T4) i trijodtironina (T3). Na TSH stimulatorno utiče TRH (tireotropni oslobađajući hormon) poreklom iz hipotalamusa, koji do hipofize dospeva lokalnim krvotokom. On do hipofize dospeva takođe putem krvi koja cirkuliše u lokal- nom krvotoku. Kada se TSH izluči u perifernu cirkulaciju, to negativno deluje i na hipo- talamus da luči TRH i na hipofizu da luči TSH. Slična je regulacija sekrecije polnih hormona. Iz hipotalamusa se izlučuju gonadotropni oslobađajući hormoni (GrnRH) koji putem lokalnog portalnog krvotoka dospevaju do hipofize gde utiču na oslobađanje gonadotropina (FSH-folikulostimulišući hormon i LH-luteotropni hormon) koji putem
  • 12.
    12 peroferne cirkulacije dospevajudo polnih žlezda, testisa i ovarijuma gde utiču na oslobađanje muških polnih hormona androgena i ženskih estrogena i progestina. Međutim, pored ovog primera u regulaciji aktivnosti gonada postoji i petlja pozitivne povratne sprege koja ima ulogu u usklađivanju redosleda u oslobađanju hipofiznih i polnih hormona a koja zavisi od koncentracije oslobođenih hormona. U regulaciji gonadne funkcije, krajnji proizvodi su estradiol i progesteron koji deluju i kao negativni i kao pozitivni efektori povratne sprege i usklađuju redosled sekrecije hipofiznih i hipotalamusnih faktora. Ravnoteža sistema može biti poremećena pod uticajem faktora izvan zatvorene petlje. Međutim bitni odnosi povratne sprege ostaju nepromenjeni. Hormoni i stres Promena faktora sredine, van granica normale, deluje stresogeno na živi organi- zam. Izmenjeno, poremećeno ravnotežno stanje fizioloških procesa nazivamo stresnim stanjem ili stresom. Cannon i Selye (1936), rodonačelnici teorije stresa, tvrde da je stres nespecifični odgovor organizma na izmenjene uslove sredine koji prvenstveno aktivira koru nadbubrežnih žlezda da luči glukokortikoidne hormone (kortizol) i srž nadbubrežnih žlezda da luči hormone kateholamine (adrenalin). Novija istraživanja ukazuju da odgovor organizma na stres može da bude itekako specifičan i da zavisi od vrste stresora. O stresogenim faktorima iz okoline organizam se informiše preko čula i krvotoka. Njih prepoznaju i integrišu nervni centri u mozgu i prenose ih direktno ili posle obrade u neuroendokrini centar – hipotalamus. Od njega se dalje informacije prenose na hipofizu i druge endokrine žlezde, koje svojim hormonima utiču na kardiovaskularne, metaboličke i druge fiziološke funkcije.
  • 13.
    13 ▼Endokrini i nervnisistem imaju važnu ulogu u regulaciji ovih procesa Svet u kome živimo je daleko od idealnog i živi organizmi se konstatno suočavaju sa izazovima koje okolina pred njih postavlja. Svaki od faktora sredine ukoliko je prekomeran po jačini i dovoljno dugo traje predstavlja stresor i izaziva stresne reakcije u organizmu ili stres. Tokom evolucije stvoreni su mehanizmi kojim se organizmi štite od štetnih uslova sredine. Takva zaštita zahteva mnoge promene u različitim fiziološkim sistemima u organizmu, a hormoni koordinišu funkcionisanje ovih veoma brojnih i raznovrsnih reakcija. Kada opasnost za organizam prođe smanjenje nivoa hormona signalizira da je »sve u redu« i organizam reaktivira druge fiziološke procese kao što su ishrana, reparacija istrošenih tkiva, reprodukcija. Ali ako se kriza za organizam produžava, ili smo ubeđeni da kriza nije prošla, hormoni nastavljaju da stimulišu »očajničke« mere, neophodne za stvarnu krizu, i neminovno nastaju različiti poremećaji i bolesti (čir na želucu, pad imuniteta, infarkt miokarda, povećan nivo šećera u krvi itd). Svaki od faktora sredine ukoliko je prekomeran po jačini i dovoljno dugo traje predstavlja stresor i izaziva stresne reakcije u organizmu ili stres. Naše telo je fiziološki tako organizovano da može da odgovori na ove izazove stalno težeći ravnotežnom stanju – homeostazi. Zadivljujuće ali i zbunjujuće deluje činjenica da organizam reaguje na veoma različite stresore istim utvrđenim reakcijama, kao što je, na primer, lučenje hormona, glukokortikoida-kortizola i adrenalina. I zebra, koju juri lav, i sam lav su u istom,
  • 14.
    14 fiziološki posmatrano, stresnomstanju. Strah i eventualna povreda su stresori za zebru, a glad i napad, stresori za lava. Iako različiti, ovi stresori izazivaju isti efekat, izbacuju su iz ravnotežnog stanja-homeostaze i zebru i lava , i jedna i druga životinja moraju ponovo da uspostave fiziološku ravnotežu. Za to im je neophodna energija. Za vraćanje u stanje ravnoteže organizmu je potrebna energija i kiseonik. Energiju u stresu obezbeđuju hormoni – glukokortikoidi i adrenalin. Oni mobilišu energetske rezerve pretvaraju ih u lako dostupne oblike, one koje u svakom trenutku mogu da se iskoriste. Takav je šećer koji se krvotokom brzo prenosi u mišiće i druga tkiva gde se obilato koristi. Pored šećera u stresu je za obavljanje biohemijskih procesa neophodan i kiseonik (zato se u stresu ubrzano diše da bi se unelo više kiseonika). I kiseonik se krvotokom doprema do svih tkiva kojima je potreban. Izlučeni adrenalin omogućava ubrzanu cirkulaciju krvi tako što intenzivira rad srca, a ubrzava i proces disanja. Da bi se organizam u stresu rasteretio drugi, energetski skupi a u tom trenutku nepotrebni fiziološki procesi, se zaustavljaju. Uzimanje hrane, reprodukcija, rast, obnavljanje tkiva nemaju prioritet u stresu, tada se organizam bori za život. (Kada očekujete da vaš grad zahvati uragan, onda ne farbate kuhinju ili ne presađujete lale u bašti). Odbrambeni, (imunski) sistem organizma je takođe suprimiran. Setimo se primera zebre, u normalnim okolnostima posle povrede noge, došlo bi do niza fizioloških procesa, kao što je širenje krvnih sudova, dopremanje krvi u povređeni deo i sa njom odbrambenih elemenata kao što su bela krvna zrnca, došlo bi do zapaljivih procesa (upale), noga bi otekla, bila bi bolna i to bi opominjalo životinju da miruje, odmara se i tako pomogne iscelenju rane. Ali u trenutku dok joj preti smrtna opasnost od lava, zebra nema vremena za ovakav luksuz i ceo sistem je suprimiran, zaustavljen. I kod ljudi je pokazan fenomen
  • 15.
    15 “stresom izazvane analgezije-bezbolnosti”,vojnik u borbi ne oseća bol od rane dok opasnost traje. Znači, kada je organizam izložen fizičkom stresu, zahvaljujući nervnom i endokrinom sistemu, aktiviraju se fiziološki procesi koji mobilišu energiju iz rezervi, šalju ih u delove tela kojima je potrebna, zaustavljaju nepotrebne procese, umanjuju bol i zapaljenja, sve ono što pomaže organizmu da preživi stresne uslove i vrati se u ravnotežu. Sistem izgleda idealan. Međutim, odmah je bilo jasno i rodonačelniku teorije stresa, Hans Selye-u da sistem nije savršen. Njegove eksperimentalne životinje izlagane stresu, dobile su čir, oslabio im je odbrambeni sistem. Ovakav način reagovanja na ekstremne uslove sredine, izgrađen tokom evolucije, je stimulatoran i idealan za organizam kada se on bori sa stresorima sa kojima se povremeno i kratko suočava. A šta se dešava onda kada se organizam, naročito čovek, sreće sa velikim brojem različitih stresora, koji dugo traju i ponavljaju se (hronični stresori), koji nisu samo fizičke prirode nego mnogo češće psihološkog-sociološkog porekla, a svi izazivaju pomenute odgovore organizma. Sa ponavljanjem i produženim delovanjem stresora, odgovor organizma može da bude isto tako štetan kao i sam stresor. Tada fiziološki sistemi ne mogu da vrate organizam u ravnotežu i nastaju razni poremećaji koji se manifestuju u vidu bolesti. Šećer, za koji smo videli da je nephodan u stresu, a koji nastaje zahvaljujući delovanju različitih hormona (glukokortikoida, adrenalina, glukagona) ostaje stalno povišen u krvi, što ima negativne efekte. Izlučivanje insulina, hormona koji smanjuje količinu šećera u krvi se u stresu zaustavlja. Povećanje zapremine krvi i sužavanje krvnih sudova, nastali u stresu pod uticajem kateholamina,
  • 16.
    16 izaziva visok pritisak,koji oštećuje srčani mišić, slabi zidove krvnih sudova, na njima se nagomilavaju masne naslage, što sve povećava rizik za infarkt. (Potvrđeno je da osećanja nestrpljenja, stalnog nadmetanja, mržnje i neprijateljstva predstavljaju snažan hroničan stres sa visokim rizikom za oboljenja krvnih sudova i srca). U organima za varenje stres izaziva pojavu čira, zato što brojni mehanizmi kao što je snabdevanje ovih organa krvlju, stvaranje zaštitnog, sluzavog omotača na zidu želuca i duodenuma se smanjuju i oni postaju osetljivi na kiselinu koja ih nagriza. Danas se zna da je uzročnik nastanka čira bakterija (Helicobacter pylory), koja enzimima oštećuje ćelije zadužene za stvaranje sluzavog omotača, a u uslovima oslabljene odbrambene moći organizma ubrzano se i razmnožava. Stresori mogu na različite načine da umanje reproduktivnu moć, ili izazovu trenutnu sterilnost, ali ipak retko ostavljaju trajne posledice. Stresno stanje smanjuje procese obnavljanja postojećih tkiva u organizmu. Glukokortikoidi, koji se izlučuju u stresu u smanjuju ugrađivanje kalcijuma kosti i tako one postaju osetljive na prelome. Najzad, hormoni koji se izlučuju kao odgovor organizma na stres mogu na različite načine da utiču na mozak, odnosno na učenje, pamćenje, podložnost depresivnim stanjima, agresivnom ponašanju itd. Od funkcionalnog stanja, odnosno sposobnosti sistema hipotalamus-hipofiza-nad- bubrežne žlezde da odgovori na signale iz okoline, zavisi odgovor čitavog organizma. In- formacije o pojedinim stresorima (na primer, hipoksija - smanjena koncentracija kiseoni- ka; hemijske substance koje se udišu) koji su označeni kao “sistemski” i predstavljaju ne- posrednu opasnost za fiziološke sisteme (respiratorni, kardiovaskularni ili imunološki), šalju se direktno u hipotalamus a odatle u hipofizu i nadbubrežne žlezde. Drugi signali
  • 17.
    17 psihološko-sociološke prirode predthodnoprolaze obradu u posebnim delovima mozga – limbičkom sistemu, pa se potom prenose na hipotalamus i hipofizu. UNUTRAŠNJA STABILNOST ORGANIZMA JE VAŽAN ČINILAC OPSTANKA ŽIVOTINJA A RAZLIČITI FIZIOLOŠKI PROCESI TO OMOGUĆAVAJU PRIRODNA SELEKCIJA JE DOVELA DO RAZVOJA FIZIOLOŠKIH ADAPTA- CIJA KOJE SU NASTALE I NASTAJU KAO ODGOVOR ORGANIZMA NA STALNE IZAZOVE OKOLINE. Osnovni problemi sa kojima se svaka životinja susreće je šta valja učiniti ili ne u datoj situaciji koju određuje životna sredina, ili KAKO SE PONAŠA ŽIVOTINJA. Šta reguliše i određuje specifično ponašanje životinja. Nervni i humoralni sistem su ključni faktori u regulaciji ovog fiziološkog fenomena. Hormoni i ponašanje Etolozi su naučnici koji izučavaju ponašanje životinja u njihovom prirodnom okruže- nju. Konrad Lorenc i Niko Timbergen su ustanovili da je repertoar ponašanja životinja izgleda konstruisan od elementarnih motornih i senzornih “jedinica”. Motorne jedinice ponašanja su označili kao fiksne, utvrđene načine ponašanja (Sl. 20), a odgovarajuće sen- zorne jedinice ključnim stimulusima ili “znacima”. Utvrđeni fiksni načini ponašanja ima- ju šest karakteristika: 1. predstavljaju kompleksne motorne radnje, a ne jednostavne re- flekse; 2. aktiviraju se delovanjem specifičnih ključnih stimulusa a ne opštim; 3. inicira ih ključni stimulus ali ako je jedanput inicirana ne prestaje sa prestankom dejstva stimulusa; 4. reakcije na stimulus koji inicira utvrđene načine ponašanja zavise od fiziološkog stanja životinje. Na primer, odmah posle kopulacije neke životinje ona ne može istim stimulu- som biti potdstaknuta na novu kopulaciju, osim ako stimulus nije izuzetno jak; 5. na isti
  • 18.
    18 stimulus sve jedinkeiste vrste, starosti i pola reagovaće na skoro identičan način; 6. ovi načini ponašanja su tipični i kod životinja koje su prvi put izložene nekom stimulusu. UTVRĐENI NAČINI PONAŠANJA SE NASLEĐUJU, GENETSKI PRENOSE Međutim, postoje dokazi da oni mogu biti modifikovani iskustvom životinje. Što je neka životinja na višem stupnju razvoja, nagoni, genetski determinisani, “zapamće- ni” i kontrolisani brojnim fiziološkim i molekulskim mehanizmima mogu da se modifiku- ju novim iskustvima. Na primer, kokoška koja je tri puta za redom polagana na pačja jaja, prvi put je bila iznenađena kada su pačići pošli u vodu, drugi i treći put se sasvim navikla. Čak je, kada je četvrti put izlegla svoja jaja, uporno nastojala da piliće natera u vodu. Susrećući se sa zahtevima koje je životna sredina postavljala pred organizme tokom evolucije oni su razvili mnogobrojna i raznovrsna fiziološka rešenja, sa ciljem da se što bolje prilagode tim uslovima, održe u životu i nastave postojanje vrste kroz ostavljanje potomstva. Ali životna okolina ne prestaje da se menja i jedinke moraju ne samo evolutivno posmatrano nego i trenutno da svoje fiziološke procese prilagode promenama životne sredine. Stimulusi iz okoline “uznemiravaju” fiziološku homeostazu tako što delujući na jedan deo sistema, uslovljavaju prenošenje informacija o tim promena u sve delove sistema, što izaziva adekvatne odgovore, kompromise, prilagođavanja. Ponekad kada su stimulusi jaki (stresori) odnos između dva ili više fizioloških sistema može da bude poremećen, i organizam ovakvo stanje može da podnosi samo određeno vreme. U početku pokušava da posledice nadoknadi aktiviranjem nekih drugih fizioloških sistema, ali ovakva rešenja mogu da traju ograničeno vreme, posle toga nastaju trajni poremećaji i na kraju smrt. Na primer, ako u životnoj okolini dođe do smanjenja kiseonika, vode, hrane, toplote, životinja će moći da toleriše nove
  • 19.
    19 nepovoljne uslove samoodređeno vreme, a vreme tolerancije se razlikuje za svaki od pomenutih faktora. Životinje duže mogu da izdrže bez hrane i vode nego bez kiseonika ili toplote. Stepen tolerancije na promene faktora u okolini razlikuje se i od vrste do vrste. Na primer čovek može da preživi bez kiseonika svega nekoliko minuta, kornjača više sati, a neki mikroorganizmi znatno duže. Veoma je važno, u izučavanjima odnosa organizama prema životnoj sredini posmatrati interakcije između različitih fizioloških sistema u odgovoru na te promene, a ne samo izolovanu reakciju pojedinog sistema na određeni faktor. Treba uvek nastojati da se posmatra organizam kao celina. Ovakav integrativni pristup neophodan je kako tokom izučavanja funkcionisanja fizioloških sistema tako i u ekološkoj fiziologiji i u evoluciji. Različiti uslovi sredine zahtevaju različitu fiziološku strategiju u različito vreme. Osnovno pitanje je kako se organizam informiše o uslovima koji vladaju u okolini i kako se oni dalje prenose do različitih fizioloških sistema od kojih se zahteva da adekvatno reaguju. Kako se vrši transdukcija signala? Uloga neuroendokrinog sistema od presudnog je značaja za prenošenje, trandukciju ovih signala iz okoline do različitih delova fizioloških sistema u organizmu. Neuroendokrinologija je nauka koja proučava interakcije između nervnog i endokrinog sistema. Ova dva sistema su međusobno povezana na nivou hipotalamusa. Njihova interakcija obezbeđuje efikasno funkcionisanje homeostatskih regulacionih sistema jedinke i održavanje vrste. Pažnju privlače dva aspekta: jedan se odnosi na ulogu nervnog sistema u kontroli endokrinih funkcija, a drugi na delovanje hormona na centralni nervni sistem.
  • 20.
    20 U toku embrionalnograzvoja prisustvo Y hromozoma transformiše polno neodređene gonade u testise, a ukoliko ovaj hromozom nije prisutan razviće se ovarijumi. Ostale polne karaktersitike zavise od intenziteta sinteze i količine sekrecije muških, odnosno ženskih hormona. Polni steroidi mogu da deluju na mozak, kako tokom njegovog razvoja, utičući na organizaciju i razvoj mozga, tako i kasnije modulišući funkcionisanje već razvijenog mozga što se manifestuje karakterističnim ponašanjem životinja. Međutim, pored unutrašnjih faktora, hormona i nervnog sistema koji utiču na ponašanje i spoljašnji stimulusi su od velikog značaja. Mužjaci prugaste zebe koje žive u pustinjama Australije poseduju visoku koncentraciju testosterona, a ženke održavaju estrusni ciklus preko cele godine. U tim krajevima kiša padne jednom u dve do tri godine i ona samo tada inicira reprodukciju. U toku 10 minuta dolazi do parenja, za 4 časa ptice naprave gnezda, jaja polože u toku nedelju dana. Iz ovog primera je jasno da, iako su neophodni za proces parenja polni hormoni nisu dovoljni, potreban je spoljašnji stimulus. S druge strane sposobnost spoljašnjih faktora (kiša) da aktivira seksualno ponašanje zavisi od prisustva polnih hormona. Ne zna se tačan mehanizam ove veze, posebno kada se zna da je u eksperimentima sa ovim životinjama voda bila uvek prisutna i one su mogle da je koriste. Socijalni stimulusi su takođe važni – kod monogamih ptica u kojima mužjak pomaže ženki da hrani mladunce, visok nivo testosterona je prisutan u krvi samo kratko, a kod vrsta kod kojih se mužjak pario sa više ženki i koji ne pomaže pri ishrani potomstva, visok nivo testosterona i ispoljavanje agresivnog ponašanja se ispoljava tokom cele sezone parenja. Hormoni takođe imaju važnu ulogu u specifičnom ponašanju, koje mnogi smatraju kritičnim za uspešnu reprodukciju, udvaranju. U toku ovog procesa
  • 21.
    21 predstavnik jednog polaproizvodi seriju signala - stimulusa koji podstiču jedinku suprotnog pola na parenje. Kod mnogih vrsta udvaranje je inicirano ponašanjem mužjaka. Interesantno je objašnjenje Trivers-a koji smatra da je razlog zašto se uvek mužjaci bore za naklonost ženke, a ona je u poziciji da bira taj što ženke u procesu stvaranja jajeta troše mnogo više energije (ženke, pored polnih ćelija, stvaraju žuto telo koje rani embrion održava u životu), nego što je potrebno za stvaranje spermatozoida. Karakterističan oblik ponašanja za mnoge vrste je proizvodnja specifičnog zvuka, koje proizvode insekti, žabe, pesme kod ptica, koje nastaju zajedničkom funkcijom pojedinih delova u mozgu i prisustva polnih hormona u cirkulaciji. Testikularni steroidi, svojim delovanjem u ranim fazama razvića (za vreme prva tri meseca trudnoće u ljudi), izazivaju potenciranje maskulinizirajućih efekata u adultnom dobu. Posle tog perioda androgeni postaju značajno manje funkcionalni u odnosu na razvoj muških sekundarnih seksualnih karakteristika. Ako se eksperimentalne životinje u ranom razvoju tretiraju androgenima hormonima one pokazuju izraženije muške polne karakteristike u odraslom dobu, a ako se inhibira efekat androgena u mladosti one u odraslom dobu pokazuju feminizirano ponašanje. Ovaj fenomen nije u potpunosti objašnjen ali određene hipoteze pretpostavljaju da je i nervni sistem osetljiv na maskulinizirajuće efekte steroida samo u kratkom periodu embrionalnog razvoja. Interesantno je da slične efekte maskulinizacije izaziva i tretman estrogenima, ženskim polnim hormonima, primenjen u isto vreme i na isti način. Objašnjenje za to leži u činjenici da su testosteron i estrogen vrlo slične hemijske strukture i da se testosteron vrlo lako transformiše u estrogene aromatizacijom (zamena hidroksilne grupe sa dvogubo vezanim kiseonikom i gubitak vodonikovog atoma i metil grupe) koju katalizuje enzim
  • 22.
    22 aromataza. U novijevreme je pokazano da hipotalamus i odraslih i novorođenih pacova sadrži ovaj enzim. Obrnuta reakcija pretvaranja estrogena u testosteron je energetski vrlo skupa te s toga retka i fiziološki bez značaja. Pretvarajući se u estrogene testosteron potencira svoje fiziološke efekte koristeći, pored svojih, i receptore za estrogene u hipotalamusu za prenos signala u ćeliju. Ova hipoteza sugeriše da maskulinizirajuće efekte na mozak izazivaju ustvari aromatizovani estrogeni. Šta onda sprečava da estrogeni, poreklom od majke (koji mogu da prođu kroz placentu u plod) izazovu maskulinizirajuće efekte na mozgu ženskog potomstva. Pretpostavlja se da je to protein α-fetoprotein (AFP). Sa biološkog stanovišta, iz evolucione perspektive agresivno ponašanje životinja predstavlja način kompeticije u odnosu na ograničene uslove sredine (hranu, prostor, jedinku suprotnog pola) i omogućavanje uspešne reprodukcije, ostavljanja potomstva i nastavak vrste. Ovakva definicija logično uključuje i manifestaciju agresivnog ponašanja u smislu odbrane ovih resursa. Kod primata agresivno ponašanje najčešće je instrument za ispoljavanja dominacije unutar grupe. Međutim, vrlo često su odnosi unutar životinjskih grupa tako regulisani da dominantna jedinka ne mora da ispoljava agresivnost u tom pravcu jer potčinjeno ponašanje ostalih jedinki potencira taj odnos. Ove relacije su upravo značajne za endokrinologiju ponašanja jer su dominantno i potčinjeno ponašanje izgleda regulisani funkcijom endokrinog sistema. Jedna od hipoteza o uticaju hormona na ponašanje uopšte, kao što smo ranije videli, pretpostavlja da izlaganje jedinki određenim hormonima u ranoj fazi razvoja utiče na organizacioni razvoj mozga tako da će se određeno ponašanje manifestovati i kod adulta. Ako se ova hipoteza primeni na agresivno ponašanje (a pojedini autori to i čine) to
  • 23.
    23 znači da ćeizlaganje životinja hormonima, koji utiču na agresivno ponašanje u ranom razvoju rezultirati ispoljavanjem agresivnog ponašanja u odraslom dobu. Većina naučnika smatra da hormoni utiču na agresivno ponašanje time što modifikuju osetljivost centara u mozgu, koji učestvuju u transmisiji signala za ispoljavanje agresivnog ponašanja. Hormoni su u stanju da oblikuju agresivno ponašanje na brojne načine: putem sekrecije feromona, povećavanjem pojedinih delova tela, promenama u senzornim i perceptivnim osećajima itd. Ovo potvrđuje da su i testosteron i ranija zapamćena iskustva značajna za nova ispoljavanja agresivnog ponašanja. Izgleda da androgeni hormoni utiču na nervni sistem u organizacionom pogledu, pripremajući ga za agresivno ponašanje u budućnosti. Polni hormoni predstavljaju samo jedan od mnogobrojnih faktora odgovornih za regulaciju pojave agresivnog ponašanja. Ovo se naročito odnosi na čoveka. Statistički podaci govore o mnogo većoj proporcionalnoj zastupljenosti osoba koje su počinile agresivne zločine sa posedovanjem XYY hromozoma nego što se očekivalo. Ove osobe brže sintetišu i imaju značajno viši nivo testosterona u krvi od normalnih osoba iste starosti. Međutim ove osobe su često i retardirane pa zbog toga istitucionalizovane i pokazuju opšte antisocijalno ponašanje. Kod normalnih odraslih osoba nije nađena jasna korelacija između nivoa testosterona u plazmi i agresivnog ponašanja mada primeri korelacije ispoljavanja ovakvog ponašanja srednjoškolaca i visokog nivoa androgena postoje. Ove korelacije ne dokazuju da je testosteron uzrok ovakvog ponašanja, verovatnije je da on povećava motivaciju za agresivno ponašanje u slučajevima kada su osobe predisponirane za ovakvo ponašanje usled delovanja različitih socijalnih faktora.
  • 24.
    24 Još jedna grupahormona - kateholamini, koji se sintetišu u srži nadbubrežnih žlezda i na krajevima simpatičkih nerava, ima značajnu ulogu u agresivnom ponašanju. Oni pripremaju individuu za borbu, javlja se nesposobnost logičkog rasuđivanja, suženje svesti, smanjenje osećaja za bol itd. Pokazano je takođe da postoji bifazičnost delovanja kateholamina u mozgu – blaga aktivacija stimuliše agresivno ponašanje, a snažna smanjuje borbenu reakciju, što omogućava da se potenciraju ili ublaže reakcije i izbegne konflikt, u zavisnosti od snage socijalnog izazova. Enzim monoamino oksidaza (MAO), koji razgradjuje kateholamine i tako ih uklanja iz organizma, indirektno može da utiče na agresivno ponašanje. U retkim slučajevima kada dodje do poremećaja koji izazivaju smanjenje ili potpuni izostanak sinteze ovog enzima, agresivno ponašanja može da se potencira i produži.
  • 25.
    25 Podela hormona premahemijskoj strukturi Hormoni mogu da se grupišu (kategorizuju) na nekoliko načina. Po mestu nastanka: hormoni štitne žlezde; hormoni hipofize – prednjeg i zadnjeg dela; hormoni ovarijuma, hormoni kore nadbubrežnih žlezdi itd. Po funkciji koju obavljaju: hormoni koji regulišu homeostazu kalcijuma i fosfata u organizmu: parathormon (poreklom iz paratiroidne žlezde), kalcitonin (poreklom iz tiroidne žlezde), derivati vitamina D; hormoni koji regulišu rad polnih žlezda i kontrolišu proces reprodukcije: androgeni (poreklom iz testisa), estrogeni (poreklom iz ovarijuma), itd. Najčešća podela hormona u literaturi izvršena je po hemijskoj strukturi. Po hemijskoj građi razlikujemo veliki broj primera među hormonima, od jednostavno izmenjenih aminokiselina (adrenalin) derivata holesterola (estrogeni, kortizol) do proteina (glukagon, insulin, hormon rasta). Među hormonima podeljenih na ovaj način razlikujemo nekoliko kategorija: (a) proteini i polipetidi, (b) steroidi, (c) amini i derivati aminokiselina, (d) eikozanoidi – derivati masnih kiselina (prostaglandini) i (e) feromoni. a) Proteini i polipeptidi U ovu grupu spadaju svi hormoni hipofize, aktivni humoralni faktori hipotalamusa koji kontrolišu funkciju adenohipofize, hormoni pankreasa, neki tkivni hormoni i nekoliko aktivnih faktora koji se sintetišu u nervnom tkivu beskičmenjaka. Danas je molekulska struktura, kao i redosled aminokiselina u ovim hormonima uglavnom poznata. S obzirom na veličinu svojih molekula i činjenicu da se ne rastvaraju u lipidima, ovi hormoni ne mogu da uđu u svoju efektornu ćeliju već se
  • 26.
    26 vezuju za odgovarajućereceptore na površini plazma membrane gde iniciraju fiziološki odgovor koji se dalje prenosi u ćeliju preko sistema sekundarnih glasnika. Ćelijska struktura različitih tkiva, koji sintetišu polipeptidne hormone je vrlo slična, što je u vezi sa samom hormonskom sintezom, magacioniranjem i oslobađanjem hormona. Polipeptidni hormoni se sintetišu na granuliranom endoplazmatičnom retikulumu, na istom mestu gde nastaju i drugi proteini čija je namena izbacivanje iz ćelije. Iz ribozoma se nakon sinteze odvajaju i ubacuju u cisternu endoplazmatičkog retikuluma. Nasuprot njima proteini koji se sintetišu u ćeliji i tu ostaju nastaju na slobodnim ribozomima. Polipeptidni molekul koji se ubacuje u cisternu endoplazmatičnog retikuluma ima višak aminokiselina i naziva se PREPROHORMON. Njegov poluživot je vrlo kratak jer ga u lumenu endoplazmatičnog retikuluma brzo razlažu enzimi slični tripsinu. Dalja dorada, izmena i dopuna hormona odvija se neposredno pre njegove sekrecije. Na primer pre sekrecije hormona koji su po svojoj hemijskoj strukturi glukoproteini (TSH, LH, FSH) dodaju im se šećeri. Drugim hormonima se pre izlučivanja odvajaju signalni proteini, međutim ako kod nekih i posle tog procesa ostane višak aminokiselina onda takvi hormoni i nakon sekrecije još nisu aktivni i nazivaju se PROHORMONI. Na primer prohormon za insulin je tzv. proinsulin sa jednim proteinskim lancem, koji ima mogućnost savijanja, približavanja dva kraja, tako da se disulfidna veza unutar lanca može neometano formirati. Na kraju procesa srednja sekvenca proinsulina, tzv. vezujući (C) peptid se ukloni i ostaju dva lanca aktivnog insulina. U nekim slučajevima prohormon može da bude prekrusor za veći broj peptidnih hormon. Primer za to je PRO-OPIOMELANOKORTIN koji se u različitim
  • 27.
    27 delovima hipofize imozga cepa na različite peptide (ACTH, MSH, beta-endorfin). Hormoni se u ćeliji magacioniraju u specifičnim granulama ili vezikulama. Naime posle izbacivanja u lumen endoplazmatičnog retikuluma, hormoni se putem unutarćelijskih mikrotubula transportuju u Goldži kompleks gde se nalaze ove granule. Pomenute promene na hormonskim molekulima (glikozilacija, pretvaranje prohormona u hormon) dešavaju se u toku ovog transporta. U nekim slučajevima zajedno sa hormonom u granulama se čuvaju i ATP, kalcijumovi joni itd. Razlog za čuvanje hormona u granulama ili vezikulama je taj što se oni, po potrebi, iz njih brzo oslobode, dok je za ceo put sinteze potrebno znatno duže vreme. b) Steroidni hormoni Za razliku od polipeptida steroidni hormoni se ne magacioniraju u ćelijama gde se sintetišu već se brzo nakon sinteze vrši njihova sekrecija. Sinteza ovih hormona započinje holesterolom i odvija se u različitim delovima ćelije, citoplazmi, glatkom endoplazmatičnom retikulumu i mitohondrijama. Ćelije koje izlučuju steroide odlikuju se velikim brojem ovih organela kao i lipidnih granula koje sadrže pomenuti prekursor holesterol. Steroidni hormoni nastaju iz acetata i holesterola. Hormoni kore nadbubrežnih žlezda su derivati holesterola, koji kao i žučne kiseline, vitamin D, ovarijalni i testikularni steroidi sadrže ciklopentanoperhidrofenantrensko jezgro. Adrenokortikalni steroidi javljaju se u dva strukturalna tipa, jedan od njih ima bočni lanac od dva ugljenikova atoma na poziciji 17, prstena D i sadrži 21 ugljenikov atom ("C - 21 steroidi"), dok drugi strukturalni tip ima keto ili hidroksilnu grupu na poziciji 17 i sadrži 19 ugljenikovih atoma ("C - 19 steroidi"). Većina "C-19" steroida ima keto grupu na položaju 17, zbog čega se nazivaju
  • 28.
    28 C-17 ketosteroidi. GrupaC-21 steroida koji imaju hidroksilnu grupu na poziciji 17 uz dodatak bočnog lanca nazivaju se i 17-hidroksikortikosteroidi. "C-19" steroidi imaju androgenu aktivnost, dok "C-21" steroidi imaju i glukokortikoidnu i mineralokortikoidnu aktivnost. Ipak, među hormonima iz ove dve grupe jedni imaju dominantnu glukokortikoidnu, a drugi mineralokortikoidnu aktivnost. c) Amini i derivati aminokiselina Aminokiselina tirozin ima u organizmu različite puteve promena: 1- dekarboksilacijom tirozin prelazi u tiramin, jedinjenje koje samo pokazuje biološku aktivnost kod nekih beskičmenjaka (dovodi do vazokonstrikcije krvnih sudova što za posledicu ima hipertenziju); 2-oksidacijom uz učešće enzima tirozinaze, tirozin prelazi u dihidroksifenilalanin (DOPA) i dalje pod uticajem enzima DOPA-dekarboksilaze u dopamin. Dopamin prelazi uz delovanje dopamin-beta-hidroksilaze (DBH) u noradrenalin, a iz njega nastaje adrenalin uz delovanje feniletanolamin-N-metil transferaze (PNMT). Ova grupa hormona (dopamin, noradrenalin i adrenalin) nastaje u ćelijama srži nadbubrežnih žlezda, a izlučuje se i u vidu neurotransmitera na krajevima simpatičkih nerava. Osim toga tirozin može preko niza međuproizvoda da gradi mrke pigmente koji predstavljaju sadržaj melaninskog kompleksa. Tirozin je polazni materijal i za sintezu tireoidnih hormona, tiroksina i trijodtironina koji nastaju njegovom jodinacijom. Proces ugrađivanja joda odvija se na molekulima tirozina u sastavu polipeptidnih lanaca proteina tireoglobulina, a ne na slobodnim aminokiselinama. U toku ovoga procesa dolazi do formiranja dijodtirozina ili monojodtirozina koji se dalje međusobno kupluju. Dva molekula dijodtirozina grade hormon tiroksin, a molekul monojodtirozina sa molekulom
  • 29.
    29 dijodtirozina hormon trijodtironin.Sintetisani hormoni do signala za sekreciju ostaju vezani za tireoglobulin u folikulu tireocita. d) Eikozanoidi – derivati masnih kiselina (prostaglandini) Ova grupa hemijskih glasnika je otkrivena relativno skoro i pošto je prvo otkrivena u semenoj tečnosti dobila je ime prostaglandini (prostata). Prostaglandini su derivati masnih kiselina i to konkretno arahidonske kiseline. Srodni hemijski glasnici slične hemijske strukture, koji se s toga svrstavaju i istu kategoriju su : prostaciklini, leukotrieni, tromboksani. Sve ove materije imaju važnu ulogu u regulaciji mnogih fizioloških procesa posredovanih hormonima, tako što učestvuju u transdukciji hormonskih signala. e) Feromoni Feromoni predstavljaju aktivne materije - hormone koji nastaju u organizmu a izlučuju se sa površine jedne jedinke u okolnu sredinu, preko koje deluju na drugu jedinku. Postoji veliki broj identifikovanih feromona koji iniciraju širok spektar fizioloških odgovora. Među insektima feromoni služe za identifikaciju jedinki iste kolonije. Osim toga, kod mnogih vrsta imaju važnu ulogu u reprodukciji, budući da u periodu parenja, ženke luče feromone (bombikol kod svilene bube) i time privlače mužjake. Nije redak slučaj da «pravi» hormoni ili njihovi metaboliti koji se izluče u okolinu preuzmu ulogu feromona. Ženka zlatne ribice, u toku ovulacije, ispušta u vodu estrogene i njegove metabolite, a ovi produkti stimulišu mužjake da budu seksualno aktivniji. Hemijska transmisija hormona a) Specifičnost delovanja i interakcije sa ciljnim tkivom Osnovni princip po kome funkcioniše najveći broj hormona je tzv. endokrini, koji podrazumeva izlučivanje aktivnih materija-hormona iz ćelija u kojima se sintetišu
  • 30.
    30 direktno u cirkulaciju(krv). Putem krvi hormoni dospevaju do svojih ciljnih tkiva- organa, često veoma udaljenih od mesta sinteze, gde ostvaruju svoj efekat. Neki hormoni ostvaruju svoje dejstvo isključivo na jedan efektorni organ (na pr. tireostimulišući hormon iz hipotalamusa-TSH, deluje samo na tireocite, ćelije tiroidne žlezde), a neki (insulin i tiroidni hormoni) na više tkiva (jetra, mozak, koža). Specifičnost hormonskog delovanja u pojedinim tkivima određena je prisustvom specifičnih receptora u ćelijskoj membrani ili u citoplazmi. Dalji fiziološki odgovor ćelije zavisi od njene genetske programiranosti, koja je aktivirana delovanjem određenog hormona. Zahvaljujući tome isti hormon može da ima različito dejstvo na različita tkiva. Glukokortikoidni hormoni imaju anabolički efekat na proteine jetre a katabolički u drugim tkivima. Opšti mehanizam delovanja hormona je percepcija stimu- lusa koji on nosi od strane specifičnih receptora koji se nalaze na ili unutar ciljne ćelije. Dalji proces uključuje prenošenje informacija na unutarćelijska kaskadna događanja. Pod ovim procesom podrazumevamo i sumiranje različitih stimulusa koji u isto vreme stižu ćeliji, kao i pojačavanje inicijalnog stimulusa. Kao rezultat svih ovih događanja dobijamo finalni fiziološki odgovor ćelije. Unutarćelijsko prenošenje i pojačavanje hormonskih stimulusa je specifično i uglavnom uključuje aktiviranje cAMP-a i kalcijumovih jona, kao sekundarnih glasnika. Tome u većini slučajeva sledi de novo sinteza RNK i proteina. Dalji fiziološki procesi nisu specifični za hormone već uglavnom slede opšte tokove aktivacije ćelije, zabeležene u kontroli drugih bioloških procesa, kao što su na primer kontrakcija mišića izazvana električnom stimulacijom, razvitak oplođenog jajeta itd.
  • 31.
    31 b) Sekrecija hormona Hemijskatransmisija hormona, odnosno način na koji mogu da dopru do svojih efektornih tkiva je različit i može da se odvija po autokrinom, parakrinom, endokrinom, intrakrinom principu a, kao što smo videli, hormoni mogu da se izlučuju i u spoljašnju sredinu gde ostvaruju odgovarajuće fiziološke efekte, što je okarakterisano kao egzokrini način sekrecije. Osnovni princip po kome funkcioniše najveći broj hormona je endokrini koji podrazumeva izlučivanje hormona u perifernu cirkulaciju putem koje dospevaju do svojih ciljnih organa, najčešće udaljenih od mesta sinteze hormona, gde ostvaruju fiziološke efekte. Na ovaj način funkcionišu hormoni hipofize, tiroidni hormoni, hormoni pankreasa, nadbubrežnih žlezda itd. Osim toga, hormoni mogu da se sintetišu u jednoj ćeliji, da se izluče iz nje u ekstraćelijski prostor i vežu za odgovarajući receptor na istoj ćeliji što predstavlja autokrini princip delovanja. Primer za autokrinu sekreciju je noradrenalin koji kada se izluči na krajevima simpatičkih nerava osim delovanja na susednu ćeliju (parakrino dejstvo) deluje i na istu ćeliju iz koje se izlučuje inhibirajući svoje dalje oslobađanje (preko α2 receptora). Pored noradrenalina na ovaj način deluju i prostaglandini i njima srodne materije, prostaciklini, tromboksani itd. Hormoni koji deluju po parakrinom principu se izlučuju iz ćelija u kojima su sintetisani u međućelijski prostor i vezuju za receptore na susednim ćelijama. Pored gore navedenog primera delovanja noradrenalina koji se nakon izlučivanja sa noradrenergičkih nervnih završetaka vezuje za receptore na ćelijama koju inervišu i u kojoj ostvaruju fiziološke efekte, primer za parakrino dejstvo je i delovanje histamina na proces
  • 32.
    32 vazodilatacije krvnih sudovau području koje je zahvaćeno inflamatornim procesima. Histamin se luči iz okolnih ćelija područja zahvaćenim zapaljivim procesima. Sekretin, koji se izlučuje iz ćelija zida dvanaestopalačnog creva ulazi u cirkulaciju, putem koje dospeva do ćelija egzokrinog pankreasa gde stimuliše oslobađanje pankreasnog soka koji učestvuju u procesu varenja, što predstavlja endokrini princip delovanja. Međutim, ima podataka koji pokazuju da ovaj hormon može da ostvaruje fiziološke efekte i na susedne ćelije što spada u parakrino dejstvo. Takođe, neki hormoni, kao što su opioidi (beta- endorfin) ili enkefalini mogu u jednom slučaju deluju parakrino, a u drugom endokrino. Najnovija istraživanja su pokazala da u pojedinim fiziološkim stanjima hormoni mogu da deluju i intrakrino, što znači da svoje fiziološke efekte ispoljavaju u istoj ćeliji u kojoj su i sintetisani, bez oslobađanja u pericelularni prostor. Primer za ovakvu aktivnost je sinteza estrogena i androgena u perifernim ciljnim tkivima viših primata. Kod žena, na primer, najveći deo estrogena (75% pre menopauze i skoro 100% posle menopauze), a kod muškaraca dobar deo androgena (40%), nastaje u perifernim tkivima transformacijom prekursora seksualnih steroida poreklom iz srži nadbubrega (dehidroepiandrosteron, androstendion) pod dejstvom steroidogenih enzima. Egzokrino delovanje, čiji primer takođe nalazimo u funkcionisanju hormona, podrazumeva izlučivanje aktivnih materija sa površine jedne jedinke u okolnu sredinu preko koje deluju na drugu jedinku. Primer za to je izlučivanje feromona koji iniciraju širok spektar fizioloških odgovora. Jedan isti hormon kod nekih životinja može u različitim funkcijama da deluje različito, autokrino, parakrino i endokrino. Na primer, kalcitonin koji nastaje u škrgama pacifičkog lososa moduliše kalcijumski tok (fluks) kroz škrge vezujući se za
  • 33.
    33 kalcitoninske receptore nasamom organu. Kalcitonin se, pak, kod ovih životinja proizvodi i u ultimobranhijalnom telu i odatle izlučuje u cirkulaciju (krv) i tako dolazi do škrga i deluje na njih po nedokrinom principu. c) Transport hormona Pojedini hormoni se u perifernoj cirkulaciji vezuju za specifične proteine plazme i pomoću njih transportuju do svojih ciljnih ćelija. Na primer tiroidni hormoni, steroidni hormoni ili hormoni neurohipofize se vezuju za proteine čime se produžava njihov poluživot, od nekoliko desetina minuta do jednog sata i više. Značajno je napomenuti da se pre vezivanja za odgovarajuće receptore na efektornim tkivima i započinjanja prenosa signala u ćeliju ovi hormoni odvajaju od proteina nosača i tek slobodni postaju aktivni. Druga grupa hormona kao što su insulin ili kateholamini putuje kroz perifernu cirkulaciju u slobodnoj formi što značajno skraćuje njihov poluživot koji nije veći od nekoliko minuta. Mehanizmi delovanja hormona Hormoni regulišu samo specifične ćelije koje ulaze u sastav određenih tkiva koja predstavljaju za njih ciljna ili efektorna (“target”) tkiva. Postavlja se pitanje koji mehanizam ili karakteristika tih ćelija određuje da li će to tkivo odgovoriti na specifičan hormon ili ne. Određene komponente ćelije zadužene su da omoguće ovakvu specifičnu interakciju hormon-ćelija, i nazivaju se receptori. Receptori obezbeđuju inicijalan način interakcije hormona sa ćelijom i štite ćeliju od delovanja velikog broja različitih hemijskih glasnika u svakom momentu. Kada ne bi postojali receptori sve ćelije bi reagovale na sve hemijske glasnike – hormone i fiziološki odgovor bi bio kontinuiran i doveo bi, na primer, do konstantne kontrakcije mišića ili konstantnog mobilisanja
  • 34.
    34 kalcijuma iz kostijui svih tkiva koji ga sadrže, što bi ostavilo negativne posledice po organizam. Zbog toga ćelije ne poseduju receptore za sve hormone već uglavnom za ograničen broj hormona. U bazalnim fiziološkim uslovima svaki hormon interaguje sa svojim specifičnim receptorom, na primer estrogeni reaguju sa receptorima za estrogene a ne i sa receptorima za druge steroidne hormone kao što su progesteron ili glukokortikoidi. Znači, hormoni izazivaju svoje efekte u ćeliji na taj način što se vezuju za specifične receptorne proteine smeštene ili na površini ćelije ili unutar ćelije. Mnogi liposolubilni (hidrofobni) hormoni kao što su steroidni i tireoidni lako prolaze kroz membranu i vezuju se za receptore u ćeliji. S druge strane hidrofilni hormoni, koji ne mogu da prođu kroz plazma membranu, vezuju se za receptore na površini ćelije. a) Opšte karakteristike hormonskih receptora Kao što je pomenuto, receptori za hormone nalaze se na različitim mestima u ćeliji. Mesta vezivanja za peptidne hormone i kateholamine su uglavnom veliki glukoproteini, koji se nalaze na ili unutar ćelijske membrane, uključujući plazma membranu, membranu Goldži kompleksa, i jedarne membrane. Receptori za steroidne hormone su locirani u citoplazmi i jedru, za tiroidne hormone na plazma membrani, jedru i mitohondrijama. Bez obzira gde se nalaze i koje hormone vezuju svi receptori imaju neke zajedničke osobine. Veza hormon-receptor je nekovalentna, reverzibilna, hidrofobna, uključuje vezivanje vodonika i elektrostatičke sile. Između hormona i receptora formiraju se jonske veze između suprotnih naelektrisanja (Van der Wals-ova interakcija – prolazni dipol u jednom atomu generiše suprotan dipol u atomu sa kojim je u kontaktu
  • 35.
    35 stvarajući tako elektrostatičkuinterakciju). Hidrofobne interakcije se ostvaruju između nenaelektrisanih grupa. Receptori prepoznaju "svoj" hormon prema njegovoj stereohemijskoj strukturi, što znači da su receptori specifični za hormon - za jedan receptor može da se veže samo određeni hormon i to na taj način što se uzajamna veza ostvaruje preko termodinamičkih sila koje se mere obostranim afinitetom. Fiziološki značaj uloge receptora ogleda se i u sledećim osobinama: broj receptora u ćeliji za jedan hormon je ograničen, odnosno u svakom fiziološkom stanju prisutna je određena koncentracija receptora koja može da se zasiti hormonom. Kada se zaposednu sva mesta vezivanja i nema više mogućnosti za vezivanje novih količina hormona, tada govorimo o zasićenju receptora. Pojedine materije međutim mogu da utiču na broj i da ga menjaju. Reverzibilnost - podrazumeva činjenicu da se reakcija vezivanja hormona ne odvija samo u jednom smeru jer svakog trenutka postoji mogućnost da se kompleks hormon-receptor raspadne. Ova mogućnost je manja što je afinitet receptora za hormon veći. Da bi se osigurala specifičnost, afinitet receptora za određeni hormon mora da bude znatno veći nego za druge materije. Signalni efekti inicirani hormonima koji se vežu za receptore u plazma membrani mogu da se podele u 6 koraka : 1. Prepoznavanje signala od strane receptora koje se ogleda kroz formiranje elektronskih i hidrofobnih veza (gore pomenutih). 2. Transdukcija signala podrazumeva konformacione promene u receptoru, koje započinju vezivanjem hormona, a manifestuju se bilo iniciranjem katalitičke aktivnosti samog receptora, bilo ostvarivanjem
  • 36.
    36 veze sa drugimmembranskim ili citoplazmatičnim komponentama čiji krajnji korak je nastanak sekundarnih glasnika. 3. Transmisija sekundarnog glasnika na odgovarajući efektor (enzimi, jonski kanali, transkripcioni faktori). 4. Modulacija efektora predstavlja korak u transdukciji signala koji se u često završava aktivacijom protein kinaza (koje « dodaju » fosfatne grupe na proteine) i fosfataza (koje « skidaju » fosfatne grupe sa proteina) te na taj način utiču na aktivnost drugih enzima i proteina. 5. Odgovor ćelija na stimulus predstavlja skup procesa koji nastaju kao odgovor na jedan stimulus ili kombinaciju više stimulusa. 6. Završetak odgovora – određenim povratnim mehanizmima, na pojedinom ili svim nivoima signalnog puta zaustavlja se proces iniciran hormonom. Dakle, definitivno je potvrđeno da bi signalni molekuli, među koje spadaju i hormoni, mogli da ostvare svoje dejstvo, prethodno moraju da se vežu za receptore. Postoji više kategorija receptornih proteina sa kojima hormoni mogu da interaguju : jonski kanali (hormon se veže za receptor koji je sastavni deo kanala i na taj način utiče na njegovo otvaranje ili zatvaranje čime se povećava ili samnjuje ulazak ili izlazak jona. (primer : membranski receptori za tireoidne hormone) ; receptori koji reaguju sa G proteinima (primer : kateholamini); katalitički receptori, kada su aktivirani ligandom oni ili sami postaju enzim ili su deo nekog enzimskog kompleksa(primer : insulinski receptori, recptori za faktore rasta) ;
  • 37.
    37 Postoji više različitihgrupa membranskih receptora. U jednu od njih spadaju receptori za insulin (IGF-I insulin growth factor) i tzv. EGF (receptori za epidermalni faktor rasta). Ovi receptori sadrže veliki spoljašnji deo koji viri iz membrane, kratak membranski deo i unutrašnji, promenljive veličine, koji ulazi u citoplazmu i ima tirozin kinaznu aktivnost. IGF-I je tetramer sagrađen iz alfa i beta subjedinice međusobno povezane disulfidnim vezama. Alfa subjedinica pripada spoljašnjem delu receptora, a beta membranskom i unutrašnjem. Drugu grupu membranskih receptora čine oni koji imaju osobinu da interaguju sa G proteinima. U njih spadaju alfa i beta-adrenergički receptori, koji sadrže 7 transmembranskih hidrofobnih regiona, nekoliko koji štrče u ekstracelularnom prostoru i citoplazmatične delove promenjljive veličine i jedan slobodan kraj takođe promenjljive veličine koji se naziva rep. Ovi unutarćelijski regioni interaguj sa G- proteinom. Pored adrenergičkih i receptori za glukagon, vazopresin, TRH, ACTH itd takođe reaguju sa G-proteinom. b) Membranski sistemi prenosa signala i unutarćelijski sekundarni glasnici Prenos signala sa receptora smeštenih na plazma membrani omogućen je aktivacijom brojnih efektornih proteina membrane, kao što su adenilat ciklaza, fosfolipidni sistem itd. Receptori i efektorni proteini su funkcionalno povezani preko G- proteina koji imaju sposobnost da vezuju i hidrolizuju GTP. G-proteini se sastoje od alfa- subjedinice i beta i gama subjedinice. Ovi proteini mogu da imaju sasvim suprotan efekat na adenilat-ciklazu budući da mogu da je aktiviraju ili inhibiraju, i prema tome označeni su kao G-stimulatorni i G-inhibitorni proteini. Ovi proteini utiču i na regulaciju kalijumovih i kalcijumovih kanala. Mehanizam delovanja G-proteina je sledeći: nakon
  • 38.
    38 vezivanja hormona zareceptor na mestu alfa subjedinice G-protein zamenjuje vezani GDP sa GTP-om. Pri tome nastaje kompleks receptor-G-protein, koji se brzo razlaže na alfa subjedinicu i beta-gama dimer. Svaka od ove dve komponente G-proteina aktivira različite efektore a takođe uzrokuje smanjenje afiniteta receptora za hormon. Alfa subje- dinica ostaje vezana za efektor sve dok sopstvenom GTP-aznom aktivnošću G-protein ne razloži GTP na GDP. U tom obliku alfa subjedinica je inaktivirana i ponovo se spaja sa beta-gama dimerom. Aktivaciju adenilat ciklaze, osim G-proteina, mogu da menjaju i neki drugi faktori kao što su kalcijumovi joni, prostaglandini. Joni kalcijuma u velikom broju slučajeva funkcionišu kao sekundarni glasnici u prenošenju hormonskih informacija u ćeliju. Ovi joni mogu da funkcionišu i u kombinaciji sa specifičnim kalcijum-vezujućim proteinima, od kojih je najznačajniji kalmodulin. To je mali, visoko kiseli protein koji može da egzistira i kao subjedinica nekog enzima (fosforilaza kinaza na primer). Aktiviranje ćelije preko kalcijum-kalmodulin kompleksa prati pojačan promet membranskog fosfatidilinozitola i njegovih fosforilisanih derivata. Kalcijum je funkcionalno povezan i sa drugim cikličnim nukleotidom kao što je cGMP. U normalnim fiziološkim uslovima koncentracija c-AMP-a u ćeliji je niska, jer ga enzim c-AMP-fosfodiesteraza odmah nakon delovanja nekog hormona neutrališe. Povećanje c-AMP-a, u najvećem broju slučajeva aktivira specifične enzime kao što je na primer protein-kinaza. Ovaj enzim je vezan sa specifičnim c-AMP-receptornim proteinom, i u tom obliku je neaktivan. Međutim kada se za receptorni protein veže c- AMP kinaza postaje aktivna na taj način što se kompleks c-AMP-receptorni protein (u čijem sastavu se još nalaze Mg joni i ATP) odvoji od protein kinaze. Ovakvo vezivanje
  • 39.
    39 c-AMP-a štiti gaod degradacije. Aktivna protein kinaza započinje nove procese u ćeliji, procese fosforilacije specifičnih proteina, koji izazivaju promene u ćeliji i integrišu njen odgovor na hormonski signal. Prvu ideju o hipotezi sekundarnih glasnika dao je Sutherland sredinom 1950-tih. On je otkrio cAMP kao unutarćelijsku regulatornu supstancu. U svojim eksperimentima pokazao je da se pretvaranje ATP-a u cAMP, koje se odvija uz katalitičko dejstvo adenilat ciklaze intenzivira u prisustvu hormona. Pored toga pokazao je da nestaje aktivnost adenilat ciklaze ako se razore membrane ćelija. To ga je podstaklo da zaključi da je za aktivnost enzima adenilat ciklaze potrebno prisustvo kompleksa hormon- receptor. Iako je poznat veliki broj hormona, koji u različitim ćelijama izazivaju raznovrsne fiziološke odgovore identifikovane su samo tri kategorije sekundarnih glasnika: 1- Ciklični nukleotid monofosfati (cNMP) u koje spadaju cAMP (ciklični 3, 5 adenosin-monofosfat) i cGMP (ciklični 3,5 guanozin monofosfat). 2- Inozitol fosfolipidi u koje spadaju inozitoltrifosfat (IP3) i diacilglicerol (DAG) 3- Ca2+ Ciklični AMP, kao što je napomenuto, se vezuje za inhibitornu subjedinicu protein kinaze A i oslobađa katalitičku jedinicu koja, koristeći fosfate bogate energijom sa ATP, fosforiliše specifične proteine. Fosforilacija ovih proteina može ili da poveća ili smanji njihovu aktivnost izazivajući tako različite ćelijske odgovore. Neki efektorni proteini su enzimi koji katalizuju dalje hemijske reakcije, drugi su membranski kanali, strukturni ili regulatorni proteini.
  • 40.
    40 Osnovni problem cAMPsignalnog puta je objašnjenje kako se umnožavaju signali koji započinju vezivanjem nekoliko hormonskih molekula u višestruki odgovor brojnih molekula u ćeliji. Nastanak jednog hormon-receptor kompleksa može da aktivira veći broj G-proteina a oni dalje veći broj adenilat-cikličnih molekula. Vreme vezivanja hormona za receptor je kratkotrajno, oko 1 sekund ili čak kraće i nije dovoljno za umnožavanje signala, ali vreme aktivacije G proteina može da potraje sve dok je GTP vezan za njega (oko 10 do 15 sekundi) i predstavlja dovoljno dug period umnožavanja primarnog signala. Pošto cAMP, siromašan energijom, nastaje iz ATP, bogatim energijom, reakcija znači podrazumeva veliki pad energije, te je stoga favorizovan ovaj put ka nastanku cAMP-a. Zbog toga vezivanje jednog hormona za recptor u trajanju od, samo 1 sekund, može da generiše stotine molekula cAMP-a. Svaki cAMP dalje aktivira katalitičku jedinicu protein-kinaze A koja takođe može da aktivira mnoge efektorne proteine, a svaki od njih takođe mnoge ćelijske procese. Sada se postavlja pitanje kako zaustaviti, odnosno kako kontrolisati ovu kaskadu, kako smanjiti ili ukinuti primarni hormonski signal. Postoji više načina, pre svega postojanje stimulatornih i inhibitornih receptora, kao i odgovarajućih molekula G- proteina, Gs i Gi, koji stimulišu, odnosno inhibiraju aktivnost adenilat-ciklaze. Krajnji efekat odgovora ćelije biće rezultat delovanja ova dva puta. Na primer, razgradnja lipida, lipoliza u masnom tkivu stimulisana je vezivanjem adrenalina za β-adrenoreceptor dok je proces inhibicije ovog procesa regulisan vezivanjem istog hormona za α-adrenoreceptor, a takođe i adenozina za adenozinske receptore. Drugi vid kontrole regulisan je nastajanjem enzima fosfodiesteraze koja pretvara cAMP u AMP a aktivira se pod dejstvom kalcijumovih jona. Aktivnost ovog enzima se
  • 41.
    41 inhibira delovanjem kofeina,teofilina, što znači produžava dejstvo cAMP-a na procese u ćeliji. Najzad ćelijski odgovor na hormonski signal može biti regulisan defosforilacijom efektornih proteina, što se dešava pod uticajem fosfoprotein fosfataza čijom aktivnošću, dakle može da se reguliše stepen i trajanje ćelijskog odgovora na hormonski signal. Veoma veliki broj hormona ostvaruje svoje efekte preko cAMP-a pa se postavlja pitanje kako jedan sekundarni glasnik može da proizvede mnoštvo različitih odgovora na jedan inicijalni signal. Najpre se mislilo da je to moguće zahvaljujući prisustvu više različitih protein kinaza ali danas je potvrđeno da postoji samo jedan oblik cAMP-zavisne protein kinaze, protein kinaza A, čija je struktura zadivljujuće zadržana tokom evolucije. Znači različite odgovore omogućava prisustvo ili odsustvo različitih efektornih proteina unutar ćelije. U mnogim životinjskim ćelijama cGMP takođe može da ima ulogu sekundarnog glasnika, međutim njegova koncentracija predstavlja deseti deo ili čak manje od koncentracije cAMP-a. Signalni put cGMP je manje razjašnjen od cAMP puta, ali se zna da postoje značajne razlike u njihovom funkcionisanju. Pretvaranje GTP-a u cGMP katalizuje guanilat-ciklaza koja se javlja u dve forme, jedna vezana za membranu a druga slobodna u citoplazmi. Znamo da je adenilat-ciklaza uvek vezana za membranu. Ova dva enzima se razlikuju i u njihovom odnosu prema kalcijumovim jonima. Naime, adenilat ciklaza je maksimalno aktivna u prisustvu niskih koncentracija kalcijuma i inhibira se povećanjem koncentracije ovih jona. Naprotiv, guanilat-ciklaza je neaktivna pri niskim koncentracijuma kalcijumovih jona, a povećava joj se aktivnost sa povećanjem Ca2+ .
  • 42.
    42 Znači, sinteza cGMP-aviše zavisi od prisustva kalcijumovih jona što sugeriše da u nekim ćelijskim procesima Ca joni imaju ulogu sekundarnog, a cGMP tercijernog glasnika. Hormonska stimulacija istog tipa receptora u različitim tkivima može da izazove promenu i cAMP i cGMP nivoa istovremeno. Na primer, stimulacija β-adrenoreceptora u mozgu, limfocitima, srčanim i glatkim mišićima izaziva povećanje koncentracije cAMP- a, a smanjenje koncentracije cGMP-a. Ranih 1950-tih Hokin i Hokin su pokazali da neki hormonski signali stimulišu inkorporaciju radioaktivnih fosfata u fosfatidil-inozitol fosfolipide koji se nalaze u plazma membrani, što sugeriše njihovu ulogu u prenosu hormonskih signala. Od tada su ove materije izazvale intersovanje u naučnom svetu, zatim su neko vreme bili zapostavljeni, pa je došlo do kontraverznih rezultata i mišljenja, da bi ranih 1980-tih bili u potpunosti prihvaćeni kao važan sekundarni glasnik u transdukciji mnogih hormonskih i drugih vanćelijskih signala. Kao i u cAMP putevima prenosa signala i u ovaj put su uključeni membranski G-proteini ali za razliku od cAMP-signalnog puta ovde su značajni samo G-stimulatorni proteini i zbog nekih razlika u strukturi označeni su kao Gq. Aktivacija Gq izaziva aktivaciju specifične fosfatidilinozitol fosfolipaze Cβ koja stimuliše hidrolizu fosfatidil-inozitol-4,5-bifosfata u dva glavna sekundarna glasnika, inozitol- trifosfata (IP3) i diacilglicerola (DAG). Prvi se odvaja od membrane i odlazi u citoplazmu, a drugi ostaje vezan uz citoplazmatski deo membrane. Oba glasnika se brzo metabolišu. IP3 deluje na unutarćelijske depoe kalcijumovih jona, vezivanjem za IP3 zavisne kalcijumove kanale, i stimuliše njihovo oslobađanje. Jedan deo IP3 može da se fosforiliše u IP4 i kao takav stimuliše kalcijumove kanale, odnosno ulazak kalcijumovih jona iz ekstracelularnog prostora. Ovako oslobođeni kalcijumovi joni deluju dalje na
  • 43.
    43 ćelijske procese kaoprenosioci informacija i s toga se mogu smatrati kao glasnici trećeg reda. Oni mogu da se vežu za kalmodulin, troponin kao i druge efektorne molekule. Veza kalcijum-troponin stimuliše kontrakciju mišića, a Ca-kalmodulin deluje sam kao efektorni protein, ili aktivira druge efektorne proteine kao što je Ca2+ -kalmodulin kinaza. Diacilglicerol ima dve moguće signalne uloge. Prva je u nastanku arahidonske kiseline prekursora u sintezi prostaglandina i drugih biološki aktivnih eikozanoida (eikos = 20 grčki). Druga, izgleda važnija uloga je u aktivaciji membranski vezanog enzima protein- kinaze C. Aktivacija protein-kinaze C zavisi od Ca2+ i fosfatidil serina, još jednog fosfolipidnog konstituenta membrane. Vezivanje diacilglicerola i fosfatidil serina za protein-kinazu C povećava njen afinitet za vezivanje Ca2+ , tako da može biti aktivirana i pri niskim koncentracijama kalcijuma u citosolu. Primeri nekih fizioloških efekata izazvanih hormonskom aktivacijom ovog signalnog puta su: 1. Razgradnja glikogena u jetri izazvana adrenalinom posredstvom α1 receptora. 2. DNK sinteza u fibroblastima stimulisana hormonom rasta 3. Sekrecija prolaktina iz adenohipofize stimulisana sa TRH Mnogo komplikovaniji primer je delovanje serotonina, amina koji se ne rastvara u lipidima pa se vezuje na površini ćelije. On s jedne strane funkcioniše kao neurotransmiter a s druge kao hormon, i reguliše sekreciju u gastrointestinalnom traktu i kontrakciju glatkih mišića u krvnim sudovima. Ovaj hormon se vezuje za više receptora koji su povezani sa različitim sistemima sekundarnih glasnika i jonskih kanala, s tim što neki od njih konvergiraju a neki divergiraju. Zahvaljujući ovako komplikovanim sistemima prenosa signala ovaj lipoinsolubilni hormon vezuje se za receptore na površini ćelije, a deluje tako što aktivira gensku transkripciju, različito od mnogih drugih lipid insolubilnih hormona.
  • 44.
    44 Iako se sistemsekundarnih glasnika često istražuje i opisuje kao izolovan put prenosa signala u in vitro uslovima, u in vivo uslovima on tako ne funkcioniše. To je zbog toga što postoji široka i komplikovana interakcija između mnogih elemenata različitih puteva prenosa signala, pa mi ne možemo razumeti fiziološku ulogu jednog signala- hormona posmatrajući samo jedan od ovih puteva prenosa. Pojedini hormonski signali se prenose u ćeliju aktivnošću samog receptora. Takvi receptori imaju ligand-vezujući domen na površini ćelije i katalitički domen na unutarćelijskom delu membrane. Vezivanjem liganda dolazi do konformacionih promena u receptoru koje dovode do aktivacije katalitičkog dela. Najbolje istraženi od svih su receptori sa tirozin-kinaznom aktivnošću za koje se, kao što smo videli, vezuje insulin i različiti faktori rasta. Kada je aktiviran ovakav receptor prenosi fosfatnu grupu sa ATP-a na hidroksilnu grupu na tirozinskim reziduama selektivnih proteina u citosolu. Ovi receptori se takođe autofosforilišu povećavajući na taj način kinaznu aktivnost receptora. Koncentracija kalcijumovih jona u ćeliji može da bude povećana na dva načina: 1. Oslobađanjem kalcijuma iz unutarćelijskih depoa kao što su endoplazmatični retikulum ili sarkoplazmatični retikulum u poprečno prugastim mišićima. 2. Ulaskom iz ekstraćelijskog prostora kroz membranske kalcijumove kanale. Koncentracija ukupnog kalcijumskog sadržaja u ćeliji je oko 1mM (10-3 M), ali koncentracija kalcijuma kao slobodnih jona je veoma niska i iznosi 10-7 M. Ostatak se odmah po ulasku vezuje za citoplazmatske proteine. Prednost ovako male koncentracije slobodnih kalcijumovih jona je u tome što ulazak jako male količine kalcijumovih jona u ćeliju znatno poveća unutrašnju koncentraciju što aktivira različite hemijske procese. Pošto je spoljašnja koncentracija kalcijuma negde oko 10-3 M a unutrašnja 10-7 M, to na
  • 45.
    45 osnovu elektrohemijskog gradijentafavorizuje njegov ulazak u ćeliju. Ćelija se pak brani od intenzivnog povećanja kalcijumovih jona na različite načine, jedan smo već pomenuli, to je vezivanje jona za citosolne proteine koji funkcionišu kao pufer (slično kao u održavanju pH), kad ima višak kalcijumovih jona vezuje ih, a kad se njihova koncentracija smanji, otpuštaju ih. Drugi način je ulazak jona u endoplazmatični retikulum, zatim izbacivanje van ćelije aktivnim transportom kroz membranu, istim putem kuda su i ušli, kroz kalcijumove kanale. Ako je iz nekog razloga citoplazmatska koncentracija kalcijumovih jona ekstremno visoka i mitohondrije mogu da ih preuzmu u zamenu za H+ . Kalcijumovi joni se vezuju za specifična vezujuća mesta u određenim enzimima i različitim regulatornim proteinima. Ova mesta imaju veliki afinitet vezivanja za kalcijumove jone, a sastoje se od aminokiselinskih ostataka koji su negativno naelektrisani i bogati kiseonikovim atomima. Vezivanje kalcijuma za ove molekule obično vodi njihovim konformacionim promenama. Kalcijum-kalmodulin, pored troponina-C je najbolje proučen kalcijum-vezujući protein. Prisutan je u znatnoj količini u eukariotskim ćelijama. Sagrađen je od 148 aminokiselina a ima 4 vezujuća mesta za Ca2+ . Kada kalcijumovi joni zauzmu sva četiri mesta formiraju kalcijum-kalmodulinski kompleks koji može da aktivira brojne enzime i efektorne proteine i utiče tako na brojne procese u ćeliji. Ranije smo pomenuli da kalcijumovi joni mogu da igraju ulogu tercijernog glasnika u fosfatidil-inozitol signalnom sistemu, ali da funkcionišu i kao jedini sekundarni glasnik. Na primer aktivacija α-adrenoreceptora u jetri i pljuvačnim žlezdama od strane adrenalina
  • 46.
    46 stimuliše ulazak kalcijumovihjona kroz otvaranje kalcijumovih kanala, dok membranska depolarizacija otvara kalcijumove kanale u mišićima. U unutarćelijske receptore spadaju citoplazmatski, receptori smešteni na membrani jedra, u samom jedru, na membrani mitohondrija. Svi citoplazmatski proteinski receptori koji vezuju liposolubilne hormone imaju neke zajedničke karakteristike: poseduju steroid vezujući domen, DNK- domen. U odsustvu hormona ovi receptori su vezani za inhibitorni protein koji blokira DNK domen i čini ga neaktivnim. Kada se hormon veže za receptor ovaj inhibitorni protein disosuje, odvaja se, kompleks hormon-receptor prelazi u jedro gde DNK vezujući domen reaguje sa regulatornim sekvencama unutar DNK i tako reguliše transkripciju specifičnih gena i dalje proizvodnju specifičnih proteina. Hormoni koji funkcionišu na ovaj način mogu da stimulišu ili inhibiraju sintezu specifičnih proteina. Fiziološki efekti izazvani na ovaj način mogu da traju satima ili danima.
  • 47.
    47 NEUROENDOKRINOLOGIJA HIPOTALAMO-HIPOFIZNI SISTEM Neuroendokrinlogija proučavainterakcije između nervnog i endokrinog sistema. Ova dva sistema su međusobno povezana na nivou hipotalamusa. Njihova interakcija obezbeđuje efikasno funkcionisanje homeostatskih regulacionih sistema jedinke i održavanje vrste. Pažnju privlače dva aspekta: jedan se odnosi na ulogu nervnog sistema u kontroli endokrinih funkcija, a drugi na delovanje hormona na centralni nervni sistem. Poznavanje neuroendokrinog regulacionog mehanizma, pored fundamentalnog ima praktični značaj u kliničkoj praksi, odnosno u tretiranju endokrinih poremećaja. Kao što je već bilo izloženo nervni sistem kontroliše endokrine funkcije preko neurosekreta poreklom iz hipotalamusa. Oni krvotokom dospevaju do adenohipofize gde učestvuju u sintezi i sekreciji tropičnih faktora adenohipofize. Ova transformacija neuralnih informacija u hemijsku kontrolu naziva se "neuroendokrina transdukcija". Srž nadbubrežnih žlezda, neurohipofiza i eminencija medijana hipotalamusa su tri primera- mesta neuroendokrine transdukcije gde dolazi do pretvaranja nervne informacije u endokrinu informaciju. Na primer, hormoni srži nadbubrega se oslobađaju u perifernu cirkulaciju kao odgovor na nervnu stimulaciju koja se odvija posredstvom acetilholina koji se izlučuje na krajevima nerava. Hormon neurohipofize, vazopresin se sintetiše u neuronima paraventrikularnih i supraoptičkih jedara hipotalamusa u odgovoru na nervni stimulus koji informiše sistem o osmotskom stanju u organizmu. Transportuje se duž nervnih vlakana i oslobađa iz ćelija neurohipofize u perifernu cirkulaciju gde funkcioniše kao hemijski glasnik. U eminenciji medijani je prisutan gust splet nervnih završetaka gde
  • 48.
    48 se kao odgovorna nervni signal oslobađaju hemijski glasnici, oslobađajući hormoni koji se ulivaju u lokalni portalni krvotok. Živi sistemi poseduju svoju unutrašnju sredinu (internal environment) koja treba da opstane u spoljašnjoj sredini (external environment). Opstanak uključuje različite fiziološke procese, održavanje ravnoteže odnosa telesnih tečnosti i rastvorenih mineralnih materija u njima, održavanje telesne temperature (endotermni organizmi), regulisanje biohemijskih procesa u ćeliji itd. Unutrašnja kontrola se postiže interakcijom različitih sistema: nervnog, biohemijskog i fizičkog. U svakom od njih osnovne komponente su: signali, transdjuseri, senzori i efektori. Signali mogu da budu električni impulsi ili hemijske materije kao što su neurotransmiteri i hormoni. Transdjuseri su još nedovoljno poznati sistemi koji pretvaraju jedan oblik energije u drugi, na primer pretvaranje električnog impulsa u hemijski neurotransmiter. Senzori su skoro uvek receptorske komponente proteina koji prepoznaju signal. Transdjuseri pretvaraju reakciju vezivanja u naredni elektronski ili hemijski odgovor. Efektori su brojne ćelije koje proizvode finalni odgovor u obliku stimulisanja ili suprimiranja sekrecije hormona ili neurotransmitera. U komplikovane procese regulacije funkcionisanja brojnih hormonskih sistema uključuje se hipotalamus preko koga se prenose informacije o nizu spoljašnjih i unutrašnjih signala. Njihovo prenošenje počinje od specifičnih delova centralnog nervnog sistema, limbičkog sistema, hipokampusa i amigdala. Specifični nervi polaze od ovih struktura do određenih delova hipotalamusa gde depolarizacijom nervnih završetaka podstiču sintezu i sekreciju specifičnih materija, tzv. oslobađajućih - (releasing) hormona. Svaki oslobađajući hormon deluje na određene ćelije u hipofizi do kojih se prenosi ili putem krvi ili transportuje duž aksona. Poluživot oslobađajućih hormona je
  • 49.
    49 vrlo kratak, ugranicama od nekoliko minuta, a izlučuju se u koncentracijama od nekoliko nanograma. Odgovarajući hormoni u hipofizi, na koje deluju izlučuju se u znatno većim mikrogramskim koncentracijama i imaju duži poluživot. Ako uzmemo u obzir da hormoni hipofize utiču na druge endokrine žlezde, a njihovi produkti na jedan ili više efektornih organa postaje jasno kako jedan jedini signal može preko pomenutih neuroendokrinih mehanizama da aktivira praktično ceo organizam. H i p o t a l a m u s a) Anatomska i funkcionalna povezanost hipotalamusa i hipofize Hipotalamus je jedan od filogenetski najstarijih delova centralnog nervnog sistema. Kod nižih kičmenjaka je najrazvijeniji i najznačajniji deo mozga. Leži na bazi mozga i deo je međumozga. Sadrži veliki broj grupa neurona označenih kao jedra hipotalamusa, a koja sintetišu specifične materije neophodne u regulaciji sekrecije hormona hipofize. Hipotalamus je vidljivim strukturama podeljen na: prednji ili supraoptički hipotalamus, srednji ili tuberalni hipotalamus, zadnji ili mamilarni hipotalamus. Hipotalamus je smešten oko treće moždane komore ispunjene cerebrospinalnom tečnošću. Na donjem kraju hipotalamusa nalazi se moždana struktura eminencija medijana. U procesu embrionalnog razvoja mozga posle pojavljivanja diencefalona dolazi do njegove deobe na tri dela: dorzalni-epitalamus; srednji-talamus i ventralni- hipotalamus. U hipotalamusu se ukrštaju i optički nervi i to u predelu optičke hijazme. U hipotalamusu se formira veliki broj specifičnih jedara koja predstavljaju grupacije
  • 50.
    50 nervnih ćelija, odkojih polaze peptidergička nervna vlakna neurohipofiznog i hipofizotropnog ili tuberoinfundibularnog sistema. Ako posmatramo hipotalamus sa prednje strane uočavamo srednji deo i lateralne delove. U srednjem delu su smeštena jedra koja su ushodnim i nishodnim nervnim putevima povezani sa ostalim delovima mozga. Najveći broj jedara koji kontrolišu funkciju adenohipofize kao i visceralne funkcije organizma, smešten je u medioba- zalnom delu hipotalamusa, koji se naziva i hipofizotropnom zonom. Jedra hipotalamusa, prema položaju, grupišemo na : - supraoptička - paraventrikularno, supraoptičko i suprahijazmatično jedro. Aksoni paraventrikularnog i supraoptičkog jedra projektuju se u zadnji režanj hipofize – neurohipofizu. Ova jedra sadrže velike vaskularizovane ćelije sa dugim debelim, mijelizovanim aksonima i čine magnocelularni sekretorni sistem. Paraventrikularna jedra sadrže i druge, manje ćelije koje su u tesnoj vezi sa brojnim hipotalamičnim neuronima nazvanim parvocelularni sekretorni sistem. Njihove aksone karakteriše odsustvo mijelina, kraća su, tanja i gusto međusobno isprepletana. Neurohormoni ovog sistema regulišu sekreciju hormona prednjeg režnja hipofize – adenohipofize. Suprahijazmatična jedra, koja leže iznad optičke hijazme su važna u regulisanju cirkadijalnog ritma hormonske sekrecije i ponašanja. - tuberalna ili srednja grupa jedara hipotalamusa obuhvata ventromedijalna, dorzomedijalna jedra i nukleus arcuatus. Kao i paraventrikularno jedro i tuberalna jedra su povezana sa drugim
  • 51.
    51 delovima mozga, uključujućii kičmenu moždinu, moždano stablo i sivu masu srednjeg mozga. Nukleus arcuatus je autonomni generator važnih reproduktivnih ritmova i od njega se prostiru brojni aksoni do drugih delova hipotalamusa i prednjeg mozga. - mamilarna ili zadnja grupa jedara nije u potpunosti definisana i njihovi aksoni u kaudalnom delu ulaze u sivu masu srednjeg mozga. U ovoj oblasti ima znatan broj magnocelularnih neurona koja sadrže neurotransmitere kao što su gama-amino buterna kiselina (GABA), histamin i dr. Na sredini bazalne strane hipotalamusa nalazi se ispupčenje, koje je označeno kao eminencija medijana, koja predstavlja zbirno mesto u kome se sakupljaju peptidergička vlakna neurohipofiznog i hipofizotropnog sistema. Vlakna neurohipofiznog sistema samo prolaze kroz eminenciju medijanu i dalje kroz tzv hipofiznu dršku, koja povezuje hipotalamus sa hipofizom, i odlaze do neurohipofize. Vlakna hipofizotropnog sistema se u eminenciji medijani prekidaju i sadržaj sekretornih vezikula ovih neurona se izlučuje u njen bogato razgranat krvotok. Bogata vaskularizacija i odsustvo hematoencefalne barijere u eminenciji medijani od velikog su značaja za nesmetanu neurohumoralnu transmisiju. Ovi se krvni sudovi, spuštajući se iz hipotalamusa međusobno "udružuju" formirajući duge sudove koji prolaze kroz hipofiznu dršku i ulivaju se u sinusoidne prostore prednjeg režnja hipofize gradeći gustu mrežu hipotalamo-hipofiznog portalnog krvotoka. Dakle, odgovarajući oslobađajući hormoni koji deluju na adenohipofizu izlučuju se u pomenuti lokalni krvotok i na taj način (endokrini princip sekrecije) dospevaju do svojih ciljnih ćelija.
  • 52.
    52 Drugi produkti hipotalamusado neurohipofize dospevaju transportujući se duž nervnih vlakana i tek na krajevima aksona se izlučuju (parakrini princip sekrecije). b) Hormoni hipotalamusa Neurosekretorne ćelije hipotalamusa imaju dvojaku ulogu. Ove ćelije su sa jedne strane tipični neuroni u pogledu sposobnosti da budu nadraženi i sprovode akcione potencijale. S druge strane u odgovoru na nervnu stimulaciju one su sposobne da, zahvaljujući genetskom aparatu za sintezu, deponovanje i sekreciju, na svojim završecima izluče specifične supstance, oslobađajuće (releasing) hormone, i to u perivaskularni prostor. Tačan broj ovakvih materija - hormona/faktora (ako je tačno utvrđen hemijski sastav ovih materija nazivaju se hormoni, a ukoliko je poznata samo fiziološka uloga a ne zna se hemijski sastav nazivaju se faktori) se još ne zna, ali je do danas osam hormona u potpunosti proučeno i hemijski određeno. Neuroni koji sintetišu oslobađajuće hormone i neurotransmitere su slične građe bez obzira da li u njima nastaju mali molekuli (neurotransmiteri) ili veliki polipeptidi (oslobađajući hormoni hipotalamusa). Međutim oslobađajući hormoni se uglavnom sintetišu u telima neurona, dok neki aminski neurotransmiteri nastaju u nervnim završecima. Oslobađanje na nervnim završecima nastaje kao reakcija ne neki signal koji može da bude električni i koji se takođe prostire duž nervnog vlakna. Ovaj signal uzrokuje depolarizaciju nervnih završetaka kao i preuzimanje kalcijumovih jona, što je neophodno za proces egzocitoze. Hipofizotropni hormoni - većina hipotalamičkih hormona koji deluju na adenohipofizu su stimulatorni mada su identifikovana i 2 inhibitorna (regulacija sekrecije hormona rasta i prolaktina).
  • 53.
    53 1. Gonadotropni oslobađajućihormon - GnRH (gonadoliberin) Brojni rezultati potvrđuju da je oslobađanje gonadotropina iz adenohipofize regulisano sa GnRH čija je značajna količina zabeležena na krajevima nervnih vlakana koja su u kontaktu sa krvnim sudovima lokalnog hipotalamo-hipofiznog portalnog krvotoka. Ima ga i u sistemskoj cirkulaciji, ali u znatno manjoj količini. Koncentracija ovog hormona se povećava u lokalnoj cirkulaciji posle kastracije ili električne stimulacije odgovarajućih zona hipotalamusa. Eksperimenti na rezus majmunima pokazali su da se GnRH oslobađa iz hipotalamusa u pulsacijama i da konstatno egzogeno dodavanje ovog hormona ne izaziva odgovor hipofize u smislu sekrecije gonadotropina. Moguće je da ovakav način sekrecije izaziva desenzitaciju ili nishodnu (down) regulaciju procesa odgovornih za oslobađanje GnRH. Pored toga interesantno je kako jedan isti hormon, GnRH stimuliše sekreciju dva hormona hipofize FSH i LH, odnosno šta je to što uslovljava da se kao odgovor na GnRH jedanput sintetiše više FSH, a drugi put više LH. Izgleda da je frekvencija pulsativne sekrecije gonadoliberina ta koja reguliše ove procese, manje frekventna pulsacija sekrecije ovog hormona izaziva sekreciju FSH, a više frekventna pulsacija sekreciju LH. GnRH pripada familiji peptida koji su strukturno veoma slični kod svih vertebrata. GnRH vertebrata je dekapeptid sa oko 50% identičnih sekvenci. Molekularno biološka istraživanja su pokazala da je i humani GnRH vrlo sličan sa drugim sisarima. Kod vodozemaca koncentracija GnRH u hipotalamusu varira u zavisnosti od reproduktivnog ciklusa. Sintetički GnRH izaziva gonadotropne efekte kod sisara, ptica i vodozemaca.
  • 54.
    54 Pod uticajem interneuronskogprenošenja signala posredstvom aminskih neurotransmitera indukuje se sinteza GnRH koji se magacionira u nervnim završecima, odakle se nervnom transdukcijom oslobađa i transportuje lokalnim portalnim krvotokom do ćelija adenohipofize koje sintetišu FSH I LH. Mehanizam delovanja GnRH na ove ćelije uslovljen je, kao i kod drugih hormona, njegovom hemijskom strukturom. Pretpostavlja se da se 2 molekula GnRH vezuju za 2 receptorna proteina na membrani luteotropnih ćelija. Posle vezivanja i stvaranja kompleksa hormon-receptor, oni se kreću jedan prema drugom i u momentu kada se približe na rastojanje od oko 150nm počinje aktivacija sekundarnih glasnika koju prati otvaranje kalcijumovih kanala i povećanje koncentracije kalcijumovih jona unutar ćelije čiji izvor mogu biti i unutarćelijske rezerve. Signal se prenosi posretstvom G-proteina i aktiviranjem fosfolipaze-C, koja omogućava oslobađanje sekundarnih glasnika diacil-glicerol (DAG) i inozitol-trifosfat (IP3) iz fosfatidil-inizitol-bifosfata. IP3 utiče dalje na oslobađanje kalcijumovih jona iz unutarćelijskih depoa, a DAG aktivira protein kinazu-C. I oslobođeni kalcijum stimuliše protein kinazu-C čijom aktivacijom dolazi do fosforilacije specifičnog proteina plazme koji omogućava kretanje granula koje sadrže FSH i LH do membrane gde se procesom egzocitoze oslobađa njihov sadržaj. Ove procese prati i premeštanje citoplazmatičnog kalmodulina u unutrašnjost membrane i formiranje kalcijum-kalmodulin kompleksa, kao i nastanak arahidonske kiseline iz fosfolipida uz učešće fosfolipaze-A. Smatra se da formiranje kompleksa kalcijum-kalmodulin i nastanak arahidonske kiseline takođe doprinose oslobađanju FSH i LH procesom egzocitoze.
  • 55.
    55 2. Tireotropni oslobađajućihormon (TRH) Tireotropni oslobađajući hormon je prvi hipotalamusni hormon hemijski identifikovan, sintetisan i primenjen u dijagnostičke svrhe kod ljudi. Po hemijskoj strukturi on je tripeptid sačinjen od aminokiselina glutamina (Gln), histidina (His) i prolina (Pro). Na C terminalnom kraju prolina nalazi se amid, te je TRH zapravo piroglutamin-histidin-prolin-amid. Ovaj hipotalamusni hormon stimuliše sekreciju TSH (tireostimulirajućeg hormona hipofize) i prolaktina. Imunocitohemijskim metodama je ustanovljeno da se TRH nalazi u hipotalamusu i eminenciji medijani svih sisara, uključujući i čoveka. Najveća koncentracija ovog hormona u hipotalamusu čoveka nađena je u gornje dve trećine hipofizne drške, nešto je manja u kaudalnim nukleusima i najmanja u prednjem delu hipotalamusa. Kod pacova je utvrđeno da je periparaventrikularna zona hipotalamusa bogata telima neurona koja su najaktivnija u sintezi TRH, te je označena kao tireotropna zona. Lezija ove zone u hipotalamusu izaziva hipotireozu koju prati smanjenje količine TRH u hipotalamusu za 70% od normalne. Znatne količine TRH pronađene su i u zadnjem režnju hipofize do koga takođe dopire mreža nervnih vlakana koja u sebi sadrži TRH. Određene količine ovog hormona nađene su u talamusu i cerebralnom korteksu. U mozgu majmuna, posebno u oblasti limbičkog sistema i moždanoj kori, nađeni su receptori za TRH sa visokim afinitetom za ovaj hormon. TRH je nađen i u pinealnoj žlezdi gde pokazuje sezonsku ritmičnost u promeni koncentracije sa najvećim vrednostima u jesen. TRH je prisutan i ekstraneuralno, u gastrointestinalnom traktu, pankreasu sa najvećim koncentracijama u Langerhansovim ostrvcima
  • 56.
    56 Pokazano je daTRH pored stimulacije sekrecije TSH utiče i na oslobađanje prolaktina kod ljudi, ovaca, pacova. Takođe ovaj hormon stimuliše sekreciju hormona rasta kod nekih životinja i ljudi koji su bolesni od akromegalije i bubrežne insuficijencije, a ima podataka da utiče i na sekreciju ACTH. Kada se TRH dodaje egzogeno izaziva određene efekte u funkciji centralnog nervnog sistema koje se manifestuju u vidu blage euforije, a na periferiji izaziva hipertenziju i povećanju potrebu za mokrenjem. TRH je detektovan kod mnogih vrsta vertebrata, ali njegova fiziološka aktivnost u oslobađanju TSH nije u poptunosti razjašnjena. Izgleda da je sposobnost tireotropnih ćelija adenohipofize da odgovore na TRH nastala sa pojavom endotermije. U organizmu vodozemaca značajna količina TRH cirkuliše kroz organizam (Rana pipens), a prisutna je u koži u dvostruko većoj koncentraciji od one u hipotalamusu. Prema tome uloga TRH izgleda da nije ograničena samo na centralni nervni sistem. TRH je prisutan kod amfioksusa i u ezofagealnoj gangliji puža, a pošto oni nemaju hipofizu pretpostavlja se da je funkcija TRH u stimulaciji sekrecije TSH nastala evolutivno kasnije i da je ovo primer kako organizam razvija potrebu za novu fiziološku ulogu hemijske materije koja je već postojala. Mehanizam delovanja TRH se ostvaruje vezivanjem za membranski TRH- receptor pri čemu se formira kompleks koji, najverovatnije posredstvom G proteina i PLC utiče na konverziju fosfatidilinozitol, 4,5-difosfata (PIP2) u inozitol-trifosfat (IP3) i diacilglicerol. IP3 dalje utiče na oslobađanje kalcijumovih jona iz endoplazmatičnog retikuluma u citoplazmu koji podstiče sekreciju TSH egzocitozom. TRH posredstvom fosfolipaze-A dovodi do stvaranja eikozanoida koji omogućavaju stimulaciju sekrecije prolaktina.
  • 57.
    57 3. Somatotropni oslobađajući(releasing) inhibitorni hormon, Somatostatin (SRIH) Hormon rasta (somatotropni hormon - STH) se luči povremeno kod svih životinjskih vrsta uključujući i čoveka. Pulsativan način izlučivanja ovog hormona iz hipofize rezultat je delovanja dva hormona hipotalamusa, stimulatornog koji podstiče njegovu sekreciju (growth hormon releasing hormon - GHRH) i inhibitornog somatostatina (SRIH) koji zaustavlja njegovo oslobađanje. Ćelije koje luče ovaj polipeptid, SRIH nalaze se u periventrikularnom regionu odmah iznad optičke hijazme. Potvrđeno je da ovaj hipotalamički hormon pored inhibicije sekrecije hormona rasta inhibira i sekreciju TSH. Sinteza somatostatina započinje od prosomatostatina koji ima 28 aminokiselina, dok aktivna forma ima 14 aminokiselina, pri čemu se između aminokiselina cisteina koje se nalaze na 3. i 14. mestu formiraju dva disulfidna mosta, što ovom hormonu daje cikličnu strukturu. Oksidovani prsten hormona i redukovani linearni deo imaju punu biološku aktivnost u in vitro i in vivo uslovima. Pored osnovne uloge u regulisanju sekrecije hormona rasta SRIH ima i širu fiziološku ulogu (SS14 u CNS-u). Naime, pokazano je da on snižava količinu glukoze u krvi i da je ovo njegovo dejstvo povezano sa regulacijom sekrecije glukagona i insulina iz pankreasa. Utvrđeno je da se somatostatin u pankreasu sintetiše u D ćelijama Langerhansovih ostrvaca. Somatostatin (SS28) se izlučuje i u gastrointestinalnom traktu iz D ćelija smeštenih u antrumu i fundusu želuca, a nalaze se u bliskom kontaktu sa parijetalnim ćelijama koje luče želudačnu kiselinu i G ćelijama koje luče gastrin. Intravenska primena somatostatina dovodi do inhibicije lučenja gastrina i želudačne kiseline jer ovaj hormon deluje direktno na G ćelije. Pri primeni somatostatina kod
  • 58.
    58 čoveka primećeno jeda dovodi do mučnine, vrtoglavice, znojenja i opšte malaksalosti, ali nije potvrđeno da li su ove promene direktno ili indirektno uslovljene somatostatinom. Druga istraživanja ukazuju da somatostatin inhibira sekreciju renina, parathormona, kalcitonina, acetilholina i adrenergičkih neurotransmitera. Pored toga nivo SRIH-a u plazmi pada i ostaje na niskom nivou nekoliko sati posle delovanja stresa. Ovo ukazuje da je regulacija oslobađanja hormona rasta u stresu kod pacova posredovana ovim hormonom. Somatostatin je nađen u mozgu, koži i pankreasu žabe, više vrsta riba i ciklostoma. Prisustvo SRIH-a kod skoro svih vrsta vertebrata ukazuje da je on očuvan u toku evolucije. 4. Somatotropni oslobađajući hormon (GHRH) - somatokrinin Neuroni malog dijametra n. arkuatusa sintetišu oslobađajući hormon koji stimuliše sekreciju hormona rasta u hipofizi. To je polipeptid sagrađen od 44 amino kiseline, prvi put izolovan iz tumora pankreasnih ostrvaca pacijenta obolelog od akromegalije. Ovaj hormon stimuliše sekreciju somatotropnog hormona iz hipofize u in vitro i in vivo uslovima i nazvan je somatokrinin. Somatokrinin poseduje homologe sekvence sa peptidima gastrointestinalnog trakta, sekretin-glukagon familije peptida. Ovaj hormon je nađen u hipotalamo-hipofiznom regionu mnogih sisarskih vrsta, vodozemaca i raznih vrsta riba. Prasekvenca od 29 amino kiselina ovog peptidnog lanca ima punu aktivnost čitavog lanca od 44 amino kiseline. Ova osobina somatokrinina karakteristična je za sve životinje kod kojih je nađen što potvrđuje visoku konzervisanost ovog molekula i nedostatak specififčnosti u odnosu na vrste. GHRH se vezuje za membranske receptore i posredstvom Gαs i adenilat ciklaze i povećanjem koncentracije
  • 59.
    59 cAMP-a aktivira transkripcionefaktore koji uslovljavaju povećanu sintezu hormona rasta (GH). S druge strane povećanje cAMP-a dovodi do povećanja koncentracije jona kalcijuma koji obezbeđuje proces egzocitoze i sekreciju GH. 5. Prolaktin oslobađajući faktor (PRF) Do skora je bilo poznato da postoji materija poreklom iz hipotalamusa, koja stimuliše oslobađanje prolaktina iz hipofize, ali ona još uvek nije bila izolovana i sintetisana. Pre nekoliko godina je utvrđeno da materija koja predstavlja derivat dopamina (1-metil-6,7-dihidroksi- 1,2,3,4-tetrahidroksikuinolin), a koja je nazvana salsolinol predstavlja potentni liberin prolaktina. Ona je detektovana u znatnoj količini u oblasti eminencije medijane, kao i u neurohipofizi i srednjem režnju hipofize. Svoju ulogu u oslobađanju prolaktina salsolinol ostvaruje kako i in vitro tako i u in vivo uslovima, ne utičući pri tom na osbođanja drugih hormona hipofize. Utvrđeno je, međutim, da PRF aktivnost imaju i oksitocin, VIP (vazoaktivni intestinalni polipeptid) i TRH. 6. Prolaktin inhibirajući faktor (PIF) Kao i za oslobađanje, postoje takođe čvrsti fiziološki dokazi da je sekrecija prolaktina iz hipofize pod inhibitornim uticajem hipotalamusa, ali do danas nije izolovana materija koja to izaziva. Pokazano je da funkciju prolaktin inhibirajućeg faktora ima dopamin, jer je eksperimentalno utvrđeno da ovaj kateholamin jedini značajno fiziološki inhibira sekreciju prolaktina. Pored toga pokazano je prisustvo ovog kateholamina, kako u lokalnom hipotalamo-hipofiznom krvotoku, tako i u samom prednjem režnju hipofize. Primena antagonista ili agonista delovanja dopamina izaziva adekvatne efekte na sekreciju prolaktina. Takođe injekcija L-DOPA, dopaminskog
  • 60.
    60 supstrata za posledicuima inhibiciju sekrecije prolaktina. Pacijenti sa lezijama u hipotalamusu i hipofiznoj dršci imaju povećan nivo prolaktina u cirkulaciji. Kod pacova elektrolitička lezija u predelu eminencije medijane izaziva značajno povećanje sekrecije prolaktina. 7. Kortikotropin oslobađajući hormon (CRH) Kortikotropin oslobađajući hormon hipotalamusa (CRH) je polipeptid koji stimuliše sekreciju ACTH i beta-lipotropina (LPH), a sintetiše se u paraventrikularnim jedrima u neposrednoj blizini TRH ćelija. CRH je prvi hipotalamusni hormon koji je detaljno proučen. Predstavlja jednolančani polipeptid sastavljen od 41 aminokiseline. Svojim delovanjem na prednji režanj hipofize dovodi do oslobađanja ACTH, i taj odgovor je zavistan od prisustva jona kalcijuma. Regulacija sekrecije ACTH od strane CRH započinje vezivanjem za odgovarajući receptor na kortikotropnim ćelijama adenohipofize. Za proces regulacije sinteze ACTH karakteristična je multireceptorska regulacija jer u isto vreme mogu da se za svoje receptore vežu i kateholamini (beta- adrenergički receptori) i argininski vazopresin (AVP) koji predstavlja potentni skretagog, naročito u stresu, kao i vazoaktivni polipeptid (VIP). Svi oni podstiču aktivnost Gαs i adenilat-ciklazu i dovode do stvaranja c-AMP-a kao sekundarnog glasnika koji uz pomoć kalcijumovih jona omogućava oslobađanje ACTH iz ćelije. Pokazano je takođe, da je i somatostatin umešan u regulaciju prenosa signala u kortikotropnu ćeliju za sintezu ACTH. Delujući preko svog receptora somatostatin može da inhibira katalitičku jedinicu adenilat ciklaze ili da aktivira njenu inhibitornu jedinicu. Rezultat toga je inhibicija sekrecije ACTH.
  • 61.
    61 Struktura CRH jeslična kod velikog broja životinjskih vrsta. Kod čoveka i pacova ona je identična, a razlikuje se samo u 7 sekvenci amino kiselina od goveđe. CRH deli homologe delove sa molekulima nađenim kod nižih vertebrata sugerišući na zajednički prekursor iz koga ovaj hormon nastaje. Osim u hipotalamusu ovaj hormon je nađen i u pankreasu i testisima. Mnogobrojne materije koje se sintetišu u mozgu i funkcionišu kao neurotransmiteri mogu da utiču na sekreciju CRH, kao što su noradrenalin, GABA, serotonin, holinergički lekovi itd. Oslobođanje CRH iz hipotalamusa pokazuje dnevno-noćni ritam a značajna je i uloga ovog hormona u prenosu signala na hipofizu u stresnim uslovima. Stresni odgovor CRH-ACTH je pod kontrolom nervnih puteva koji dospevaju iz različitih delova mozga u kojima izgleda prednjače putevi iz srednjeg mozga i ponsa. 8. Melanostatin – MSH inhibirajući faktor (MIF) Uloga pars intermedija, dela hipofize koji sintetiše melanotropin (melanostimulišući hormon – MSH) je dobro utvrđena i zna se da stoji, kao i prolaktin, pod inhibitornom kontrolom hipotalamusa. Oštećenje hipofizne drške rezultira u povećanoj sekreciji MSH. Kod mnogih vrsta vertebrata (na primer žaba, miš) u pars intermedija hipofize dospevaju mnogobrojni dopaminergički nervi čija su nervna tela u hipotalamusu a na čijim krajevima se izlučuje dopamin, najverovatnije odgovoran za inhibiciju sekrecije MSH. Dopamin se smatra fiziološkim inhibitorom oslobađanja MSH i naziva se melanostatin (MIF). Ima veoma malo dokaza o postojanju nekog potentnog
  • 62.
    62 MSH oslobađajućeg faktora(MRF) peptidergičke strukture. Kod nekih vrsta izgleda da bi serotonin mogao da bude regulator sekrecije MSH. 9. Hormoni zadnjeg režnja hipofize Hormoni zadnjeg režnja hipofize su polipeptidi, oksitocin i argininski vazopresin koji se u hipotalamusu sintetišu u obliku preprohormona (sa viškom aminokiselina, odnosno jednim više proteinom, neurofizinom) u telima neurona supraoptičkih i lateralnih paraventrikularnih jedara. Kao i drugi polipeptidi sintetišu se na ribozomima i oslobađaju u lumen endoplazmatičnog retikuluma. U lumenu gube vodeću, nativnu, peptidnu sekvencu i nastavljaju put do sekretornih granula Goldži kompleksa gde se magacioniraju u obliku prohormona. Vezikule sa prohormonom se dalje transportuju duž aksona i tokom tog transporta trpe dalje promene, hidrolizu veza između peptida i neurofizina, te u momentu sekrecije na nervnom završetku oslobađaju se oktapeptidi i neurofizini putem egzocitoze. Akcioni potencijal prostirući se duž aksona do njegovog kraja potencira povećanje Ca++ influksa što započinje egzocitozu hormona. O fiziološkoj ulozi i mehanizmu dejstva ovih hormona biće reči u delu teksta koji obrađuje funkciju hipofize. H i p o f i z a Hipofiza je nekada često nazivana "gazdom" među endokrinim žlezdama vertebrata, jer je locirana u blizini mozga i reguliše rad važnih endokrinih žlezda kao što su nadbubrežne žlezde, tiroidea, polne žlezde. Danas, sa novim saznanjima, neki naučnici čak predlažu da se hipofiza nazove pre "slugom" hormonskim stimulusima koji dolaze iz mozga i preko nje upravljaju radom endokrinih žlezda. a) Evolutivni i embrionalni razvoj hipofize
  • 63.
    63 Hipofiza predstavlja složenuendokrinu strukturu koja se nalazi u turskom sedlu (Sella turcica) sfenoidne kosti, na bazi lobanje. Hipofiza čoveka je težine od 0,5 go 1,0 grama i može da se poveća u specifičnim fiziološkim stanjima kao što je trudnoća, na primer. Na značaj hipofize, kao i kod otkrivanja funkcije većine hormona, ukazali su neki medicinski pokazatelji. Na primer, od posebne važnosti je bilo otkriće da je bolest akromegalija (povećanje nekih delova tela, usne, nos, lice) povezana sa pojavom tumora na hipofizi. Odstranjenje tumora i dela hipofize znatno je poboljšavalo stanje bolesnika. Naučnik Smith je utvrdio da hipofizektomija dovodi do zastoja u rastu, smanjenja nadbubrežnih žlezdi, tiroidne žlezde i gonada eksperimentalnih životinja. Kada je ovim životinjama ubrizgao ekstrakt goveđe hipofize stanje se znatno popravilo. Takođe je uočeno da se hipofiza gonadektomisanih eksperimentalnih životinja znatno uvećava. Svi ovi rezultati doprineli su ukazivanju na fiziološku ulogu hipofize u pomenutim procesima, odnosno na verovatnoću da ona luči neke materije koje regulišu ove procese. Hipofiza je kompleksna tvorevina nastala anatomskom povezanošću endokrine žlezde faringejalnog porekla i dela nastalog ekspanzijom međumozga koji je ostao povezan sa hipotalamusom. U prvom slučaju radi se o adenohipofizi ili prednjem režnju koji poseduju svi kičmenjaci, od ciklostoma do sisara. Adenohipofiza većine sisara sadrži i srednji deo koji je označen kao pars intermedia, ali njega nema kod ptica i nekih sisara. U toku evolucije adenohipofiza je stekla i treći deo - tuberalni (pars tuberalis) koji imaju reptili i ptice a izuzetno i neki sisari. Zadnji deo hipofize, neurohipofiza je produžetak nervnog sistema i preko eminencije medijane povezan je sa hipotalamusom. Ova tri dela, koja čine hipofizu su manje-više posebni endokrini
  • 64.
    64 organi koji luče,prema do sada objavljenim podacima, 13 hormona. Hormoni prednjeg režnja hipofize stimulišu funkcije drugih endokrinih žlezda te se nazivaju tropičnim ili tropnim hormonima. U srednjem režnju se sintetiše melanostimulirajući hormon alfa i beta koji utiču na pigment melanin, a u zadnjem režnju se oslobađaju oksitocin i vazopresin. Neurohipofiza nastaje iz neuronalnog ektoderma poda dela prednjeg mozga, i dela oralnog epitela koji izrasta u tzv Ratkeov džep. Moždani deo dalje izrasta kao infundibulum diencefalona, dolazi do proliferacije neuroepitelijalnih ćelija koje prerastaju u pituicite, ćelije neurohipofize. Nervna vlakna hipotalamusnih jedara urastaju u ovaj infundibulum i pituicite se smeštaju između njihovih krajeva. Na ovaj način se formira neurohipofiza. Paralelno sa ovim procesom dolazi do proliferacije prednjeg dela Ratkeovog džepa koji gradi adenohipofizu. Kontinuirana proliferacija ovih ćelija vodi ka redukciji lumena Ratkeovog džepa koji se pretvara u tzv rezidualni rascep koji predstavlja pregradu, odnosno odvaja prednji od zadnjeg režnja hipofize. Ove ćelije se povezuju kod nekih organizama sa infundibulumom i grade pars intermedia koji predstavlja značajan deo hipofize. Kod ptica adenohipofiza je odvojena od neurohipofize jednim slojem vezivnog tkiva i ne postoji pars intermedia. Kod ljudi pars intermedia postoji u toku embrionalnog razvoja, u ranom razvoju, a kasnije dolazi do njene regresije i kod odraslih ljudi ne postoji. Dorzalna ekstenzija prednjeg režnja hipofize okružuje infundibularnu dršku i izrasta u pars tuberalis, koji predstavlja važnu anatomsku komunikaciju između ostatka hipofize - pars distalis i hipotalamusa. Kompletna građa hipofize kod mnogih životinjskih vrsta sastoji se, dakle, od: pars distalis, pars intermedia i pars tuberalis koji čine prednji režanj hipofize ili adenohipofizu i pars nervosa koji
  • 65.
    65 predstavlja neurohipofizu. Svakiod ovih delova je značajan u regulisanju specifičnih fizioloških funkcija. Adenohipofiza Pars distalis+Pars tuberalis=prednji režanj Pars intermedia=srednji režanj Neurohipofiza Pars nervosa=zadnji režanj Infundibulum Pars intermedia i pars nervosa su često označeni kao neurointermedijalni lobus Veličina svakog pomenutog dela hipofize varira kod različitih životinjskih vrsta, koja svakako zavisi od specifičnih uslova sredine, odnosne od specifične ekološke niše u kojoj ti organizmi žive. Životinje koje su u mogućnosti da brzo menjaju boju tela imaju pars intermedia značajne veličine, druge koje žive u sušnim uslovima imaju razvijeniju neurohipofizu. Veličina delova hipofize reflektuje hormonsku sekreciju iz nje, neophodnu za adaptaciju organizma na određene životne uslove. Veoma različita građa hipofize kičmenjaka ukazuje nam na evolutivni razvoj ove žlezde. Kod ciklostoma hipofiza je jednostavne građe, sa pomenutim regionima slabo međusobno povezanim. Delovi adenohipofize su predstavljeni tankim slojem ćelija i često se nazivaju pro-, mezo- i met-adenohipofiza. Smatra se da oni odgovaraju distalnom, kaudalnom delu i pars intermedia adenohipofize ostalih kičmenjaka. Za razliku od većine ostalih vertebrata ne postoji vaskularna povezanost sa hipotalamusom i prostorna povezanost ova dva organa ne mora da bude u vezi sa fiziološkom ulogom neurohormona hipotalamusa i hormona adenohipofize. Kod riba aktinopterigia povezanost delova hipofize je veoma dobra. Neurohipofiza, pak nije posebno razvijena već predstavlja sastavni deo pars intermedia u
  • 66.
    66 koju zalazi uobliku prstiju i sa kojom je dobro povezana putem krvi. Mreža krvnih sudova koja povezuje adenohipofizu i eminenciju medijanu je karakteristična za sve aktinopterigije osim teleostea. Kod njih se adenohipofiza snabdeva neurohormonima hipotalamusa preko krvnih sudova koji prolaze kroz neurohipofizu. Pored toga hipotalamusni neuroni projektuju svoje nervne završetke direktno u hipofizu i tako je snabdevaju svojim hormonima, što izgleda predstavlja sekundarnu pojavu, odnosno naknadnu adaptaciju na karakteristične uslove života. Kod elazmobranhija, ajkula i raža, hipofiza takođe pokazuje određene razlike u građi u odnosu na druge ribe. Osnovna struktura je ista, uključujući i hipofizni portalni sistem ali je, na primer, često prisutan veoma veliki srednji deo (pars intermedia). Kod njih se takođe izdvaja deo adenohipofize koji nije povezan krvnim sudovima sa hipotalamusom i koji se naziva ventralni lobus. Najzad, hipofiza dipnoa pokazuje mnogo više sličnosti sa tetrapodama nego sa ostalim ribama. Specifične, različite ćelije adenohipofize nisu jasno odvojene, kao kod ostalih riba, nego su izmešane kao kod tetrapoda. Neurohipofiza ovih riba je takođe sličnija tetrapodama nego ribama. Više se razvija i predstavlja začetak razvoja nervnog lobusa karakterističnog za tetrapode. Ovakav razvoj neurohipofize je verovatno rezultat prelaska na kopneni način života i većom potrebom za hormonima neurohipofize, što potvrđuje i značajno veća količina deponovanih hormona u granulama. Još karakterističniji primer građe hipofize tetrapoda je prisutan kod gmizavaca, mada i kod ove kategorije životinja postoje bitne sistematske razlike. Ove razlike uglavnom se ogledaju u različitoj razvijenosti neurohipofize i prisustva, potpunog odsustva ili smanjenja pars tuberalis. Pored toga, za njih je karakteristično da adenohipofiza ima jasno izraženu orijentaciju glavene i kaudalne zone. Ovakva građa adenohipofize je karakteristična i za ptice. Pored
  • 67.
    67 toga kod pticanije zabeleženo prisustvo pars intermedia iako je kod kokoške utvrđeno postojanje MSH-melanostimulišućeg hormona, koji se stvara i izlučuje iz ovog hipofiznog regiona. Interesantno je da ovaj region nemaju ni slonovi ni kitovi, a kod adultnih primata i čoveka ona je veoma redukovana. Najednostavnija građa hipofize prisutna je kod ehidne, nekih glodara i insektivora. Hipofiza sisara sagrađena je kao i kod ostalih životinja od dva tipa ćelija: epitelijalnih, koje nastaju od tkiva od koga se razvijaju organi za varenje i nervnih ćelija poreklom od poda prednjeg mozga. Iz Ratkeovog džepa nastaje adenohipofiza koja se obično sastoji od pars distalis, pars tuberalis i pars intermedia. Izrastanjem poda međumozga nastaje neurohipofiza koja se sastoji od infundibularne drške, pars nervosa i eminencije medijane. U adenohipofizi kičmenjaka, zahvaljujući primeni elektronske mikroskopije, histohemijskih i imunofluorescentnih tehnika identifikovano je nekoliko tipova ćelija: acidofilne, bazofilne i hromofobne ćelije. Acidofilnih ćelija, kod glodara ima oko 40% od ukupnog broja ćelija. U okviru ove grupe razlikujemo dva tipa ćelija, koja se međusobno razlikuju više u fiziološkom smislu, odnosno koji hormon sintetišu, a manje na osnovu strukture: somatotropne (ovalan oblik, gusto raspoređene okrugle granule) i laktotropne (imaju krupnije granule od somatotropnih ćelija, ovalnog i elipsoidnog oblika) ćelije. Bazofilnih ćelija ima oko 60% i u njih spadaju tireotropne (male granule nejednake gustine) i gonadotropne ćelije (sitne, gusto raspoređene granule). Kortikotropne ćelije spadaju u bazofilne ali se često definišu i kao hromofobne. Intenzitet bojenja ovih ćelija često zavisi od količine granula trenutno prisutnih. U bazofilne ćelije spadaju i melanotropne ćelije.
  • 68.
    68 Ćelije koje nesadrže granule, verovatno nesekretorne ćelije takođe su prisutne u hipofizi i označene su kao glijalne i folikularne ćelije. b) Hormoni adenohipofize U adenohipofizi se sintetiše veći broj hormona peptidne strukture. Oni regulišu rad različitih endokrinih žlezda i drugih tkiva i organa kao što su: štitna žlezda, nadbubrežne žlezde, gonade, bubreg, mlečne žlezde, uterus itd. Funkciju adenohipofize možemo podeliti na metaboličku i regulatornu u odnosu na druge endokrine žlezde. Neki hormoni adenohipofize nalaze se kod svih kičmenjaka i ostvaruju kod svih istu ulogu. Neki pak pokazuju sasvim različitu ulogu u pojedinim sistematskim kategorijama. Adenohipofiza predstavlja izvor 10 peptidnih hormona: 1. Hormon rasta (somatomedin, somatotropin, STH, GH); 2. Tirotropni hormon (tireostimulišući hormon, TSH); 3. Luteotropni hormon (luteinizirajući hormon, luteotropin, LH); 4. Folikulostimulišući hormon (folikulotropin, folitropin, FSH); 5. Adrenokortikotropni hormon (kortikotropin, ACTH); 6. Prolaktin (PRL); 7. Melanostimulišući hormon (melanotropin, melanocitostimulišući, MSH); 8. Beta-lipotropin (β-LPH); 9. Beta- endorfin; 10. Met-enkefalin. Hormoni hipofize mogu da se podele u četiri grupe na osnovu strukturne sličnosti i pretpostavljenog evolutivnog porekla. I grupa: somatotropin i prolaktin, imaju veći broj sličnih sekvenci aminokiselina, a struktura im se podudara sa placentalnim hormonom laktogenom (takođe poznat kao somatomamotropin). II grupa: tirotropin, folikulotropin i luteotropin, glukoproteini koji imaju sličnu strukturu a građa im se podudara i sa horionskim gonadotropinom placente. III grupa: kortikotropin i
  • 69.
    69 melanotropin slične strukturešto sugeriše sličnu fiziološku ulogu i zajedničko evolutivno poreklo U ovu grupu spadaju i lipotropini a nedavno je otkriveno da endorfini i enkefalini imaju slične frakcije aminokiselina u svojoj strukturi sa lipotropinima. IV grupa: hormoni neurohipofze oksitocin i vazopresin, takođe slični po strukturi. Navedeni hormoni regulišu ili učestvuju sa nekim drugim faktorima u regulaciji velikog broja važnih funkcija organizma: rast somatskih ćelija, metabolizam, reproduktivne funkcije, stres i adaptacija, razvoj i funkcija mamilarnih žlezda, boja kože i modulacija reagovanja centralnog nervnog sistema. 1. Somatotropni hormon – hormon rasta Ovaj hormon ima snažan efekat na rast organizma što je dokazano još 1922. godine. Naime Lang i Smit su pokazali da hipofizektomisani mladi pacovi zaostaju u rastu, a ukoliko ima se izvrši supstitucija ekstraktom hipofize oni počinju da rastu i dostižu normalnu veličinu. Kod ljudi 4 do 10% težine hipofize otpada na hormon rasta, odnosno 5 do 10 mg po žlezdi. Hormon rasta je sagrađen od 191 amino kiseline sa dva intramolekulska disulfidna mosta i molekulskom težinom od 21,5 kDa. Sekrecija hormona rasta iz žlezde kod mnogih životinja pokazuje pulsativne faze i varira u toku 24 časa. Kod pacova postoje faze snažnog izbacivanja hormona rasta sa intervalom od 3 časa. Kod čoveka značajan deo lučenja ovog hormona prisutan je u toku prvih 90 minuta sna. Hormon se u cirkulaciji vezuje za nekoliko vrsta proteina nosača i poluživot mu je oko 20 do 25 minuta. Somatotropin ima anaboličko dejstvo na proteine, stimuliše ugradnju aminokiselina u proteine mišića i stimuliše ekstraćelijsko odlaganje kolagena. On
  • 70.
    70 smanjuje urinarnu ekskrecijujona natrijuma i kalijuma što je verovatno posledica povećanog unošenja ovih elemenata u tkiva koja rastu. Njegovi efekti mogu se podeliti na direktne i indirektne efekte. U direktne efekte svrstavamo one u kojima hormon rasta deluje direktno na određena tkiva. Tkiva na kojima hormon rasta ima najsnažnije efekte su mišićno i koštano. U ove efekte spadaju dijabetogeno dejstvo, smanjenje preuzimanja glukoze u mišićima, lipolitičko u masnom tkivu i glikoneogenetsko u jetri. Pošto deluje dijabetogeno stimuliše i oslobađanje insulina a pošto i ovaj hormon ima anaboličke efekte na proteine (u nedostatku insulina povećava se katabolizam proteina), sve je u funkciji stimulisanja rasta tkiva. Pod indirektnim dejstvom smatra se uticaj hormona rasta na jetru gde stimuliše sintezu i sekreciju specifičnih materija prvo nazvanih somatomedini, zato što su posredovali u delovanju hormona rasta na somatske procese. Međutim kada su izolovani i kada je utvrđena njihova struktura i ustanovljeno da imaju dva peptida slična proinsulinu dobili su naziv isnulinu sličan faktor rasta (IGF) Pored jetre gde se sintetiše IGF I, ove materije nalazimo i u drugim tkivima, mišićima, hrskavici, kostima, bubrezima. Iz jetre se izlučuju u krv gde se vežu za specifične proteine koji ih transportuju do efektornih tkiva na koje pak mogu da deluju samo u slobodnoj formi. Interakcija somatomedina sa efektornim ćelijama podstiče mitogene efekte i dovodi do rasta ćelija. IGF I, putem negativne povratne sprege, utiče na hipofizu gde zaustavlja sekreciju GH različitim mehanizmima od somatostatina, vezujući se za receptor sa tirozin-kinaznom aktivnošću. IGF I utiče i na hipotalamus suprimirajući GHRH a aktivirajući somatostatinsku sekreciju.
  • 71.
    71 Mehanizam dejstva hormonarasta sastoji se u vezivanju za membranske receptore, monomere od 620 AK, koji imaju tirozin-kinaznu aktivnost i potsećaju na recptore za citokine. Kada se jedan molekul GH veže za receptor formira se most između dva receptorska molekula, nagradi dimer koji ima tirozin-kinaznu aktivnost neophodnu za transdukciju signala u ćeliju. Signal se prenosi preko JAK 2 tako što dolazi do fosforilacije specifičnih proteina koji omogućavaju fiziološki odgovor na GH. 2. Prolaktin (PRL) Kod ljudi ovaj hormon reguliše rast i razvoj mlečnih žlezda, kao i laktogenezu, ali kod drugih vertebrata on pokazuje još mnoge veoma različite fiziološke efekte. Ni jedan drugi peptidni hormon nema tako širok dijapazon fiziološkog delovanja od kojih je velika većina usmerena ka uspehu u reproduktivnim procesima zbog čega se često naziva hormonom materinstva. Tek nedavno je pokazana njegova uloga kod negravidnih ženki i mužjaka. Izgleda da on u sadejstvu sa LH utiče na seksualne karakteristike jer hiperprolaktinemiju prati hipogonadizam. Neki rezultati pokazuju da inhibiciju sekrecije prolaktina prati gubitak LH receptora u testisima. Prolaktin takođe stimuliše rast prostate u kastriranih jedinki. Povećana sekrecija GH ili PRL kod muškog i ženskog pola prati galaktoreja. Pored toga povećanu sekreciju prolaktina prati hiperinsulinemija. Metabolički efekti ovog hormona su slični delovanju hormona rasta. Egzogena primena prolaktina kod ljudi sa manjkom hormona rasta rezultira u pozitivnom balansu azota, lipolizi. Prolaktin utiče na ponašanje velikog broja vrsta, a kod ljudi izaziva anksioznost i depresiju. Kod mnogih životinja on utiče na regulaciju osmolarnosti utičući na metabolizam soli i vode. Kod riba reguliše transport elektrolita u škrgama. Kod kopnenih urodela važan je za prelazak u vodenu sredinu u kojoj se obavlja proces razmnožavanja.
  • 72.
    72 Kod ptica ovajhormon reguliše sekreciju hranljivih sokova voljke, utiče na materinski instinkt i podstiče aktivnost ptica u vezi sa ležanjem na jajima i brigom o mladuncima. Kod nekih sisarskih vrsta pokazuje luteotropno dejstvo i zajedno sa FSH i LH utiče na žuto telo gde stimuliše sintezu i sekreciju progesterona. Progesteron poreklom iz žutog tela je odgovoran za rast i razvoj uterusa i supresiju rasta novih folikula i ovulacije. Prolaktin se kao i hormon rasta izlučuje iz hipofize u epizodama i poluživot u cirkulaciji mu je 15 do 20 minuta. Kao i hormon rasta intenzitet sekrecije prolaktina je povezan sa procesom spavanja ali maksimumi se međusobno ne podudaraju. Maksimalna sekrecija prolaktina počinje na kraju sna i posle buđenja naglo pada. Glikoproteinski hormoni hipofize - Tri hormona adenohipofize spadaju u ovu grupu, tirotropin (TSH), folikotropin (FSH) i luteotropin (LH). Ovi hormoni poseduju jedan ili više ugljenohidratnih delova u svom lancu. Svaki od njih je sagrađen od dve subjedinice, alfa i beta. Alfa subjedinica je identična za sva tri hormona a razlikuju se u građi beta subjedinice. Alfa subjedinica je sagrađena od 92 amino kiseline kod ljudi i 96 amino kiselina kod ostalih sisara. Međutim iako je alfa subjedinica kod ova tri hormona ista ipak postoje razlike u oligosaharidnom lancu na N kraju. Iako različita kod različitih životinjskih vrsta beta subjedinica ovih hormona je veoma slične građe. Sadrži 110-111 rezidua (LH), 112-118 (TSH) i 117-121 (FSH). 3. Tirotropni hormon (TSH) Još su rani radovi Alena i Smita pokazali da hipofizektomisani i tireoidektomisani punoglavci ne mogu da dožive metamorfozu u žabu. Ako se tiroidektomisanim punoglavcima doda ekstrakt tiroidne žlezde one prolaze kroz metamorfozu i pretvaraju se
  • 73.
    73 u žabu. Akohipofizektomisanim jedinkama dodamo ekstrakt hipofize one takođe prolaze kroz metamorfozu, ali kod hipofizektomisanih i tiroidektomisanih punoglavaca ekstrakt hipofize ne provocira metamorfozu. Ovi eksperimenti su sugerisali da hipofiza verovatno sintetiše nešto što utiče na tiroidnu žlezdu da luči svoj produkt koji stimuliše proces metamorfoze. Kasnije je definisan i izolovan hormon koji stimuliše rad tiroidne žlezde, tirostimulišući hormon (TSH). Ovaj hormon se sintetiše u hipofizi svih izučavanih vertebrata. Ime je dobio po svojoj primarnoj ulozi, stimulisanju funkcije štitne žlezde. Za ovaj hormon je karakteristično da učestvuje u stimulaciji skoro svih nivoa sinteze tiroidnih hormona, preuzimanju jodida iz cirkulacije, sintezi hormona (jodinacija tirozina u tireoglobulinu, njihovom preuzimanju iz koloida (endocitoza), sekreciji T3 i T4. Ovom hormonu pripisuje se uloga u pojavi egzoftalmusa, iskolačenosti očnih jabučica kod bolesnika od hiperfunkcije štitne žlezde. Mehanizam delovanja TSH na tireocite započinje vezivanjem ovog hormona za receptore koji se nalaze na plazma membrani. Kao i sam hormon i receptor se sastoji od dve komponente. Hormon se svojim beta krajem (koji je specifičan) vezuje za spoljašnju komponentu, zatim dolazi do pomeranja kompleksa hormon-receptor i alfa subjedinica hormona inicira dalji prenos signala kroz membranu. Kao rezultat dolazi do povećanja cAMP-a u ćeliji koji dalje aktiviraju biohemijske procese i produkuju karakterističan fiziološki odgovor. 4. i 5. Folikulostimulišući hormon (FSH) i Luteotropni hormon (LH) Ova dva hormona funkcionalno se mogu razdvojiti samo kod endoterama. Kod ostalih kategorija (ribe, vodozemci i gmizavci) adenohipofiza luči samo jedan hormon označen kao GSH (gonadostimulišući hormon) koji obavlja funkcije i FSH I LH.
  • 74.
    74 FSH je odgovoranza rani razvoj ovarijalnih folikula kod ženki i inicijalni korak u maturaciji spermatida kod mužjaka. Pored toga FSH kod mužjaka povećava koncentraciju LH receptora na Lejdigovim ćelijama i na taj način omogućava delovanje LH na proces spermatogeneze. Folikulotropin stimuliše sintezu androgen-vezujućeg proteina u Sertolijevim ćelijama u testisima. Kod ženki FSH takođe podstiče sintezu receptora za LH i na taj način omogućava razvoj žutog tela. LH stimuliše sintezu testosterona u Lejdigovim ćelijama testisa i odgovoran je za ovulaciju i početni razvoj žutog tela u kome se sintetišu ženski polni hormoni. 6. i 7. Kortikotropin (ACTH) i melanotropin (MSH) Adrenokortikotropni hormon (ACTH) i alfa-melanotropin (alfa-MSH) su hormoni adenohipofize koji imaju sličnu strukturu jer nastaju iz zajedničkog prekursora proopiomelanokortina (POMK). ACTH se sintetiše u kortikotropnim ćelijama u pars distalis a MSH u melanotropnim ćelijama pars intermedia. 1964 naučnik Li je definisao beta-lipotropin (8. hormon adenohipofize) koji se danas smatra kao komponenta znatno većeg molekula, koji je prekursor proopiomelanokortina iz koga se isecanjem izdvajaju i ACTH i MSH. C-terminalni kraj beta-lipotropina (61-93 sekvence) predstavlja beta-endorfin (9. hormon adenohipofize), a manji deo (61-65 sekvenci) met- enkefalin (10 hormon adenohipofize). Oba hormona i beta-endorfin i met-enkefalin funkcionišu kao endogeni opioidi u okviru nervnog sistema verovatno slično dejstvu analgetika kod ljudi. Isecanje molekula ACTH odvija se enzimima koji su prisutni u pars distalis, a isecanje MSH enzimima koji su prisutni u ćelijama pars intermedia. Ostaci POMK molekula posle isecanja ovih hormona se oslobađaju zajedno sa njima procesom egzocitoze.
  • 75.
    75 ACTH je najmanjipeptidni hormon adenohipofize i sastoji se od 39 aminokiselina. Početni deo lanca do 24 aminokiseline je isti kod mnogih vrsta a strukturne razlike su pronađene u delu lanca od 24-33. Osnovna uloga ACTH je stimulacija sinteze glukokortikoida koju započinje vezivanjem za melanokortin-2-RC na plazma membrani ćelija kore nadbubrežnih žlezdi. Dalji prenos signala posredstvom G- proteina odvija se aktiviranjem adenilat-ciklaze i povećanjem koncentracije cAMP-a. Povećana koncentracija cAMP-a dovodi do aktivacije specifične protein-kinaze-A, koja dalje fosforiliše SSC enzim, preko koga se stimuliše nastanak holesterola iz holesterol- estara. Ovaj protein funkcioniše kao LDL RC koji je neophodan za preuzimanje holesterola iz krvi, favorizuje transport slobodnog holesterola u mitohondrije i stimulišu biohemijske promene na bočnim lancima holesterola. Prvih 13 aminokiselina u lancu ACTH je identično kao kod MSH pa je zato razumljivo pojava tamne-bronzane boje (posebno lica) kod pacijenata sa Adisonovom bolešću. Naime kod ovih bolesnika se kao posledica hipofunkcije kore nadbubrežnih žlezda, zahvaljujući funkcionisanju negativne povratne sprege, nagomilava ACTH u cirkulaciji i ostvaruje pomenuto dejstvo. Hormon MSH (intermedin) je prisutan kod svih kičmenjaka gde utiče na boju kože. U koži riba, vodozemaca i gmizavaca nalaze se specifične ćelije koje sadrže granule melanina koje upijaju svetlost i druge koje u sebi imaju granule koje odbijaju svetlost. Prve ćelije se nazivaju melanofore, a druge iridofore. Regulacija promene boje ovih životinja regulisana je funkcionisanjem neuroendokrinog refleksnog mehanizma. Receptori od kojih počinje ova reakcija nalaze se u retini oka (fotoreceptori). Signali koji informišu o boji podloge prenose se do hipotalamusa gde se sintetiše MSH-RH (MSH-
  • 76.
    76 oslobađajući hormon), averovatno i MSH inhibirajući faktor. Na tamnoj podlozi oslobađa se MSH, a na svetloj inhibira njegovo oslobađanje što obezbeđuje tamnu, odnosno svetlu boju kože. Tamnu boju kože omogućavaju melanofore sa melaninom koji upija svetlost, a svetlu boju iridofore sa telašcima koja odbijaju svetlost. c) Hormoni neurohipofize 1. i 2. Oksitocin i vazopresin (antidiuretički hormon) Oksitocin i vazopresin su nonapeptidi koji nastaju iz odgovarajućih prohormona oksifizina i presopsina koji se sintetišu u magnocelularnim jedrima supraoptičkog i paraventrikularnog jedra u hipotalamusu. U sastav prohormonske forme ova dva hormona ulazi i protein neurofizin. Granule sa prohormonom putuju duž aksona kroz hipofiznu dršku do zadnjeg dela hipofize, neurohipofize. Neurofizin se ponekad naziva i oksitocin i vazopresin transportni protein. Ima podataka da ako se ne sintetiše neurofizin ovi hormoni ne mogu da dopru do ćelija neurohipofize. Oksitocinski neuroni šalju svoje aksone ne samo do neurohipofize već i u različite delove mozga gde funkcioniše kao neurotransmiter učestvujući u ispoljavanju određenih oblika ponašanja. Sekrecija ovog hormona regulisana je ekscitatornim holinergičkim i inhibitornim neuronima koji grade sinapse sa oksitocinskim neuronima u supraoptičkim i paraventrikularnim jedrima. Oksitocin se izlučuje procesom egzocitoze koji obezbeđuje povećana koncentracija kalcijumovih jona nastala otvaranjem kalcijumovih kanala. Putem krvi ovaj hormon dospeva do svojih efektornih ćelija i vezuje se za receptore na plazma membrani miotelijuma mlečnih žlezda i glatkoj muskulaturi uterusa. Prenos signala odvija se posredstvom membranskog fosfolipidnog sistema i formiranjem IP3 kao
  • 77.
    77 sekundarnog glasnika, kojistimuliše povećanu koncentraciju kalcijumovih jona. Kalcijum-kalmodulin dalje stimuliše fosforilaciju regulatorne subjedinice miozina što, uz delovanje prostaglandina (PGF2α) omogućava kontrakcije materice. Oksitocin izaziva kontrakcije glatke muskulature uterusa u toku poslednje 2-3 nedelje trudnoće. Ovaj efekat je verovatno uslovljen naglim povećanjem oksitocinskih receptora pod uticajem povećanje koncentracije estrogena pred kraj trudnoće (u 20. nedelji trudnoće 80 puta se poveća koncentracija receptora za oksitocin, a do 36. nedelje 200 puta). Smatralo se da specifičan okidač uticaja oksitocina na procese kontrakcije može da bude odnos između koncentracije estrogena (koja se povećava) i progesterona (koja se smanjuje pred kraj trudnoće i u toku porođaja. Najnovija saznanja, međutim, ukazuju da oksitocin poreklom iz fetusa pred porođaj prolazi kroz placentu i ulazi u krvotok majke gde podstiče intenzivnu sekreciju oksitocina iz hipofize majke koja dovodi do porođaja. Direktna stimulacija za oslobađanje oksitocina iz neurohipofize su i nervni stimulusi iz cerviksa (poznati kao Fergusonov refleks) u momentu porođaja. Delovanje oksitocina na mlečne žlezde uslovljeno je fizičkim stimulusima tokom sisanja koji se nervnim vlaknima prenose kroz kičmenu moždinu do srednjeg mozga a odatle do oksitocinskih neurona hipotalamusa. Mehanizam delovanja oksitocina na mlečne žlezde je posredovan membranskim receptorima na mioepitelijalnim ćelijama izazivajući kontrakcije mišićnih vlakana koji istiskuju mleko iz alveola u duktuse i napolje preko bradavice. Pokazano je takođe da oksitocin utiče na materinsko ponašanje životinja posle porođaja a naročito za vreme dojenja mladih. Vazopresin se sintetiše u neuronima supraoptičkih i paraventrikularnih jedara ali su ćelije koje ga sintetišu identifikovane i u suprahijazmatičnom jedru i u nekim oblastim
  • 78.
    78 van hipotalamusa. Aksonivazopresinergičkih neurona ne projektuju se samo u neurohipofizu već neki od njih ostvaruju veze sa fenestriranim kapilarima u medijani eminens a neki se projektuju i u kičmenu moždinu. Kod ljudi vazopresin je označen kao arginin-vazopresin, za razliku od onog prisutnog kod svinje na primer koji je označen kao lizin-vazopresin. Do danas je vazopresin identifikovan samo kod sisara. Sinteza vazopresina je slična sintezi oksitocina, započinje sintezom preprohormona, prepropresofizina koji je sagrađen od 166 aminokiselina i koji sadrži ne samo signalnu sekvencu, vazopresin i neurofizin već i jedan glukoprotein čija uloga do danas nije poznata. Uloga neurofizina je rasvetljena otkrićem da mutanti pacovi koji imaju deformaciju na genu koji kodira vrlo visoko konzerviran region neurofizina II sprečava translaciju iRNK za vazopresin. Ovi pacovi pate od bolesti ekvivalentne humanom obliku dijabetesa insipidusa. Vazopresin ostvaruje svoje dejstvo preko specifičnih receptora koji su pronađeni na mnogim organima, bubrezima, hipofizi, krvnim sudovima, trombocitima, jetri, gonadama i nekim tumorskim ćelijama. Do sada su identifikovane dve vrste vazopresinergičkih receptora – VR1 koji se nalaze na većini tkiva i VR2 koji se nalaze na bubrezima i preko kojih je regulisan proces reapsorpcije vode. Prenos informacija preko prve grupe odvija se aktiviranjem fosfolipidnog sistema i formiranjem IP3 kao sekundarnog glasnika, a druge grupe preko adenilat ciklaznog sistema i cAMP-a kao sekundarnog glasnika. Međutim najnoviji rezultati ukazuju da izgleda postoji znatno više subklasa ovih receptora (VR2). Receptori za vazopresin najvećim delom su smešteni u distalnim tubulima sabirnih cevčica. Nakon formiranja kompleksa vazopresin-VR2 dolazi do aktivacije adenilat ciklaze i produkcije cAMP-a koji aktivira specifičnu protein
  • 79.
    79 kinazu. Aktivirana proteinkinaza utiče na fosforilaciju tubulina koji se lepi za mikrotubule. Oni se dalje ugrađuju u apikalnu membranu bubrežnih tubula gde formiraju kanale za prolazak vode koji se odvija slobodnom difuzijom. U odsustvu vazopresina ne dolazi do reapsorbcije vode iz bubrežnih kanalića i izlučuje se hipoosmotična mokraća. Kada je koncentracija ovog hormona u plazmi visoka, na primer za vreme pojačanih krvarenja ili nekih drugih uzroka koji izazivaju dehidrataciju, voda se u bubrezima pojačano zadržava a izlučuje se hiperosmotska mokraća. Regulacija sekrecije vazopresina omogućena je volumenom krvi, aktivnošću osmoreceptora u hipotalamusu osetljivih na koncentraciju natrijuma i šećera i koji se aktiviraju povećanom osmolarnošću krvi. Vazopresin utiče na nivo krvnog pritiska delujući na volumen krvi. Kada se volumen krvi poveća, aktiviraju se receptori aortnog i karotidnog telašca, osetljivih na pritisak, i šalju impulse u moždano stablo preko nerva vagusa i glosofaringijalnog nerva. Ovi impulsi se odatle prenose do hipotalamusa i sekrecija vazopresina je inhibirana. Sekrecija ACTH i TSH je regulisana vazopresinom koji do prednjeg režnja hipofize dospeva portalnim sistemom. On stimuliše sekreciju ACTH podstičući delovanje CRH. S druge strane izgleda da inhibira oslobađanje TRH.
  • 80.
    80 ŠTITNA (ŠTITASTA) ŽLEZDA- TIROIDNA (TIREOIDNA) ŽLEZDA (postoje različita imena kojima se naziva ova žlezda i koju možete da nađete u literaturi. Naziv je dobila zbog svog oblika koji potseća na štit koji se na grčkom kaže tyros. Prema tome izgleda najpravilnije da se upotrebljava termin tiroidna žlezda, kako se naziva i na engleskom – thyroid gland, ali ćete u našim udžbenicima najčešće naći naziv tireoidna žlezda!?) Tireoidna žlezda i njeni hormoni regulišu metabličke procese u tkivima podešavajući ih prema potrebama organizma. Glavna ciljna tkiva za tireoidne hormone su skeletni mišići, srčani mišić, jetra i bubrezi. Tireoidni hormoni učestvuju kao aktivatori enzima u regulaciji prometa ugljenih hidrata i masti i neophodni su za rastenje, diferen- cijaciju i razviće kao i za maturaciju. U slučajevima hipofunkcije tireoideje kao i u slučaju njene ekstirpacije u eksperimentalnim uslovima, dolazi do niza poremećaja u organizmu kao na primer: smanjenje nivoa metabolizma i otpornosti prema hladnoći, usporeno reagovanje na nadražaje, a kod ljudi ukoliko je tireoidna funkcija smanjena u mladosti, dolazi do fizičke i mentalne zaostalosti. Nasuprot tome, povećano lučenje tireoidnih hormona ima za posledicu povećanje prometa materija i proizvodnje toplote, gubitak u težini, a kod ljudi i neurozu i tahikardiju. Još u XV i XVI veku anatomi su detaljno opisali tiroidnu žlezdu i njenu ulogu u razvoju karakterističnog oboljenja koje se manifestovalo povećanom gušom – gušavošću. Fiziološka osnova ovog oboljenja i uloga tiroidne žlezde u tome je otkrivena vekovima kasnije sledeći brojna otkrića u hemiji. Francuski naučnik Kurtua je otkrio jod 1811. godine a engleski naučnik Dejvi je pokazao 1813. da je jod element, ime je dobio1814. (Gej-Lisak ), a posle toga je otkriveno da ovog elementa ima dosta u morskoj hrani i da ishrana pacijenata sa gušavošću ovakvom hranom značajno popravlja stanje. Sredinom XIX veka je pokazano da se gušavost javlja u krajevima gde nedostaje jod u vodi za piće. Magnus-Levi (1895) je pokazao da suva životinjska tiroidea povećava intenzitet
  • 81.
    81 metabolizma kod zdravogčoveka i pretpostavljeno je da ova endokrina žlezda sintetiše neke materije koje utiču na fiziološku aktivnost drugih organa. 1918. godine izolovana je materija iz tiroideje i nazvana tiroksin, a takođe je pretpostavljena i njena strukturna formula. Uskoro potom je pokazano da fiziološka aktivnost izazvana produktom tiroideje nije samo posledica delovanja tiroksina već da postoji i neka aktivna materija koja ima manje jodida (Kendal). Gros i Pit-Rivers (1952) su izolovali iz žlezde trijodtironin i pokazali da je on aktivniji od tiroksina, a danas se pretpostavlja da je tiroksin zapravo prekursor za trijodtironin koji je fiziološki aktivniji. Tiroidna žlezda se u toku embriogeneze razvija iz prednjeg dela creva, farinksa – ždrela i formira dva lobusa koji naležu na traheju. Lobusi su spojeni tkivom iste građe u vidu mostića - istmusa. Tiroidna žlezda je jedina među endokrinim žlezdama koja ima vezikularnu strukturu. Tiroidno tkivo je sagrađeno iz velikog broja meškova (folikula), sagrađenih od jednog sloja epitelijalnih prizmatičnih ćelija, tirocita, koje okružuju koloidnu masu u sredini. Višeslojni epitel nalazimo retko, ima ga na primer kod kornjača. Folikularne ćelije u jednom folikulu međusobno se razlikuju i predstavljaju individualne metaboličke jedinice. Folikuli su međusobno odvojeni krvnim sudovima i vezivnim elementima. Folikularne ćelije sintetišu tiroglobulin koji se oslobađa u koloidni prostor folikula egzocitozom i značajan je u procesu jodinacije tirozina i sinteze tiroidnih hormona. Mreža krvnih sudova i kapilara je veoma razvijena, ali oni nisu inervisani. Tiroidno tkivo se ubraja među tkiva najbolje snabdevena krvnim sudovima kod sisara. Zid meška čini bazalna membrana uz koju se nalazi epitel, najčešće jednoslojan. Broj meškova kod nižih životinja je manji nego kod viših, a njihova veličina se kreće od 20 do 600 μ. Kod nekih reptila nalazimo "džinovske meškove" (gušter), a kod anura
  • 82.
    82 meškovi su veličine300 do 400 μ. Njihov oblik je različit najčešće nepravilan. Štitna žlezda nekih sisarskih vrsta, uključujući čoveka je bogato simpatički inervisana. Između folikula smeštene su ćelije koje oslobađaju histamin i serotonin i neke druge supstance koje utiču na sekreciju tiroidnih hormona i povećavaju prokrvljenost žlezde. Tiroidni hormoni Za sintezu tiroidnih hormona neophodan je jod. Od ukupne količine ovog elementa u organizmu 90-95% nalazi se u pomenutoj žlezdi. Jod unesen hranom se resorbuje iz tankog creva posle redukcije u jodide. Transportuje se putem krvi posredstvom više različitih proteina. Ukupna koncentracija jodida u plazmi je 8-15 µg/100ml dok onog vezanog za proteine ima 6-8 µg/100 ml. Po dolasku u tiroidnu žlezdu jodidi se vezuju za tiroidne hormone putem serije metaboličkih koraka: 1. aktivan transport u ćelije folikula i oksidacija; 2. jodinacija tirozina unutar tireoglobulina u T3 i T4. 3. proteoliza tiroglobulina uz otpuštanje slobodnih jodotirozina i jodotironina; 4. dejodinacija jodotirozina unutar tiroidnih folikularnih ćelija i oslobađanje jodida za ponovnu upotrebu. Tirocite zahvataju jodide iz cirkulacije kroz bazalnu membranu i transportuju u ćeliju posredstvom Na/J kotransportera, nasuprot elektrohemijskom gradijentu koncentracije. Jodidi se potom oksiduju pod uticajem peroksidaza u formu koja se ugrađuje u tirozin vezan za tiroglobulin. Na taj način nastaju monojodtirozin (1 jod vezan) i dijodtirozin (2 joda vezana) rezidue. Ove rezidue se potom kupluju u tetrajodtironin (T4) i u manjoj količini trijodtironin (T3). Ovo oksidativno kuplovanje katalizuje peroksidaza, verovatno ona ista koja je odgovorna za konverziju joda. Postoje dve teorije o procesu kuplovanja tiroksina i trijodtironina. Jedna pretpostavlja da do ovog
  • 83.
    83 procesa dolazi doksu monojodtirozin i dijodtirozin vezani za tiroglobulin, a druga da se najpre oni odvajaju od tiroglobulina, kupluju u trijodtironin i tiroksin i ponovo vezuju za tiroglobulin i čuvaju u koloidu dok se ne ukaže potreba za njihovom sekrecijom. Najnovija istraživanja idu u prilog prvoj hipotezi. Tiroksin povećava metabolizam u svim ćelijama osim mozga, testisa, uterusa, limfnih čvorova i slezine. On negativno utiče na metabolizam u adenohipofizi, verovatno zbog negativnog delovanja na sintezu TSH. Pošto povećava metabolozam, tiroksin povećava proizvodnju toplote. Veličina kalorigenog delovanja tiroksina zavisi od nivoa sekrecije kateholamina i od nivoa metabolizma pre tretiranja. Tireoidektomija povlači za sobom postepeno smanjenje osnovnog energetskog prometa koji dostiže najniže vrednosti tek nekoliko dana posle operacije. U toku dana iz tiroidne žlezde se izlučuje 80-100 g T3 i T4 a odnos u izlučenoj koncentraciji ova dva hormona je 1:10. Oba hormona se transportuju cirkulacijom i dospevaju do efektornih tkiva ali fiziološku aktivnost ostvaruje trijodtironin čija ukupna količina nastaje 90% dejodinacijom tiroksina. Oslobođeni jodidi iz štitne žlezde posle sekrecije hormona jednim delom se izlučuju putem urina a delom se vraćaju u žlezdu i ponovo koriste. Oko trećina izlučenog tiroksina se metaboliše u jetri i izbacuje iz organizma fecesom. Poluživot T4 u plazmi je oko 6 do 7 dana, a T3 oko 1 dan. Endotermni organizmi moraju sami da stvaraju sopstvenu energiju i to čine posredstvom tiroidnih hormona koji stimulišu potrošnju kiseonika i stvaranje ATP-a u mitohondrijama. ATP je neophodan za rad natrijumove pumpe koja se koristi za 40% ukupne telesne energije. Tiroidni hormoni, dakle, učestvuju u aktivaciji enzimskih sistema koji katalizuju oksidativne procese u mitohondrijama i ubrzavaju oksidacije u
  • 84.
    84 ciklusu trikarbonskih kiselina.Pored toga oni povećavaju aktivnost različitih enzima tipa karbohidraza, amilaza, transferaza i drugih. Tiroksin ubrzava resorbciju glukoze u crevima i njeno razlaganje u ćelijama. Tiroidni hormoni smanjuju količinu glikogena u jetri, povećavaju metabolizam masti i smanjuju količinu masti u depoima kao i u plazmi. Poznato je na primer da tiroksin smanjuje nivo holesterola u krvnoj plazmi. Osim toga on ubrzava katabolizam proteina. Osobe kod kojih je povećana sekrecija tireoidnih hormona su mršave (tirotoksična miopatija), dok su one sa hipofunkcijom tireoideje gojazne. Veća doza tiroksina uneta u organizam eksperimentalne životinje ubrzava katabolizam belančevina i dovode do negativnog bilansa azota, javlja se kreatinurija, povećava se količina mokraćne kiseline i amonijaka u mokraći. Tiroksin je neophodan za resorbciju vitamina B 12 kao i za sintezu vitamina A. Tiroksin deluje na nervni sistem tako što povećava njegovu razdražljivost, smanjuje reakciono vreme i neophodan je za mentalni razvoj čoveka. Tiroksin deluje i na srce, povećavajući frekvenciju. Kod ljudskog fetusa tiroidni hormoni majke veoma slabo prolaze placentu i nisu neophodni za njegov razvoj do 10-11 nedelje trudnoće. U ovom periodu formira se tiroidna žlezda fetusa čiji hormoni postaju esencijalni za dalju maturaciju i diferencijaciju fetalnih tkiva posebno za razvoj mozga. U mozgu oni izazivaju stvaranje mijelina, stimulišu sintezu proteina i razvoj aksona verovatno stimulišući specifičan nervni faktor rasta. Ovi hormoni su takođe neophodni za normalnu sintezu hormona rasta jer ovaj hormon ne može da ostvaruje svoje dejstvo u odsustvu tiroidnih hormona. a) Mehanizam dejstva tiroidnih hormona Mehanizam dejstva tiroidnih hormona je posredovan specifičnim receptorima za ove hormone koji su otkriveni u jedru i mitohondrijama jetre, miokarda, bubrega,
  • 85.
    85 skeletnih mišića icrevne mukoze. U novije vreme pokazano je prisustvo receptora za tiroidne hormone koji su smešteni na plazma membrani čija aktivacija utiče na rad jonskih kanala, posebno Na-K-ATP-aznu pumpu što za posledicu ima povećano preuzimanje amino kiselina i glukoze koji se koriste u povećanoj produkciji toplote (kalorigenezi). Najveći afinitet za tiroidne hormone pokazuju receptori unutrašnje membrane mitohondrija preko koga se indukuje sinteza specifičnih enzima koji takođe učestvuju u proizvodnji energije. U mitohondrijama mozga adultnih pacova kao i u slezini i testisima receptorni proteini za ove hormone nisu nađeni. Međutim u mozgu novorođenih pacova, sve do 12 dana starosti receptori za tireoidne hormone postoje. Unutarjedarni receptori su transkripcioni modulatori koji dovode do sinteze specifičnih proteina. Značajna kategorija proteina sintetisanih na ovaj način su receptori za kateholamine na srčanom mišiću. Gustina receptora u pojedinim tkivima nije ista, a njihova opšta karakteristika je da imaju veliki afinitet ali mali kapacitet za tiroidne hormone. Mehanizam ulaska tireoidnih hormona u ćeliju nije još poznat, difuzija ili nosačem-posredovan tarnsport. Sigurno je, za sada, da hormoni ulaze u ćeliju u nevezanom obliku. Jedarni receptori za tiroidne hormone su slični glukokortikoidnim, ali za razliku od njih ne poseduju protein toplotnog šoka te može doći do interakcije receptora sa hromatinom i bez prisustva tiroidnih hormona u jedru. Za razliku od glukokortikoidnih, tireoidni hormoni prolaze membranu jedra u slobodnom, a ne u vezanom obliku. Pokazano je da T3 i T4 izazivaju povećanu sintezu proteina u toku 5 sati. Ovaj proces u najvećem broju slučajeva sledi povećanu koncentraciju mRNK, koja dalje izaziva sintezu specifičnih proteina. Uloga ovih proteina je, kao što je pomenuto, višestruka. Oni mogu da izađu iz ćelije i učestvuju
  • 86.
    86 u regulaciji drugihtkiva, enzimi glukoneogeneze, respiratorni enzimi, ili mogu da budu vezani za membrane ćelija (plazma membrane) kao na primer Na-K- ATP-aze ili receptori za kateholamine. Aktivirajući Na–K-ATP-azu oni aktiviraju transport natrijumovih i kalijumovih jona kroz membranu. Povećan transport ovih jona povećava korišćenje ATP, kao i korišćenje znatne količine kiseonika što predstavlja biohemijsku osnovu metaboličkog delovanja hormona. Naime natrijumova pumpa je bitna za početak promene (povećanja) aerobne respiracije u mitohondrijama i korišćenje ATP-a. Kao odgovor na tiroidne hormone povećava se kapacitet mitohondrija za oksidativnu fosforilaciju povećanjem broja i veličine krista mitohondrija mišića i drugih efektornih tkiva. Povećanje efekta kateholamina od strane tireoidnih hormona je rezultat povećanog broja receptora za ove hormone. Osim nuklearnih ustanovljeno je i prisustvo receptora u citosolu i na unutrašnjoj mitohondrijalnoj membrani. Budući da mitohondrije sadrže DNK i poseduju izvestan kapacitet za sintezu RNK i proteina, otkriće receptornih mesta velikog afiniteta za T3 ukazuje na mogućnost da tireoidni hormoni mogu direktno da modulišu gensku ekspresiju u mitohondrijama. Poznato je da je većina mitohondrijalnih proteina kodirana nuklearnim genima, sintetisana na ribozomima, a potom transportovana u mitohondrije. Za sada znamo da se samo 10-12 proteina, podrazumevajući i hidrofobne peptide unutrašnje mitohondrijalne membrane, sintetiše u mitohondrijama. Većina ovih polipeptida su subjedinice enzima mitohondrija čija sinteza, kako izgleda zavisi od prisustva subjedinica koja se sintetišu u citoplazmi. Činjenica da T4 izaziva hiperplaziju i hipertrofiju populacije mitohondrija u većem broju efektornih tkiva i da je za dobar deo produkata sinteze mitohondrija neophodno
  • 87.
    87 učešće subjedinica citoplazmeukazuje da se pomenuti efekat T3 ostvaruje koordinacijom genske ekspresije jedra i mitohondrija. b) Regulacija tireoidne funkcije Regulacija funkcije štitne žlezde u svim etapama, počev od koncentrovanja joda u žlezdi sve do oslobađanja hormona u cirkulaciju, kako je već napred izloženo zavisi od TSH iz adenohipofize, odnosno od TRH u hipotalamusu. Regulacija se odvija po principu negativne povratne sprege, tj. povećan nivo slobodnog tiroksina u cirkulaciji supresivno deluje na funkciju adenohipofize i smanjuje lučenje TSH. Suprotno tome smanjenje koncentracije tiroksina u cirkulaciji deluje kao adekvatan stimulus na TSH i podstiče njegovo oslobađanje u krvotok. Električna stimulacija hipotalamusa ima za posledicu povećano lučenje TSH i odgovarajuće efekte na lučenje hormona. Prema nekim istraživanjima izgleda da tireoidni hormoni (T4 i T3) u mehanizmu povratne sprege deluju na obe komponente, adenohipofizu i hipotalamus. Pored "duge sprege (velike petlje)" između hormona u cirkulaciji i adenohipofize i hipotalamusa, postoji i "kratka sprega (mala petlja)" na relaciji adenohipofiza-hipotalamus, tj povećana koncentracija TSH u adenohipofizi deprimira sintezu TRH u hipotalamusu. Uz humoralni put regulacije aktivnosti postoji i neuralni put koji je značajan u uslovima delovanja stresora ili niske i visoke temperature sredine. Neposredan efekat delovanja nekih stresora kao na primer, imobilizacija, hemoragija, udisanje etra, amonijaka i hloroforma izražen je u vidu depresije tireoidne aktivnosti, što je po nekim tumačenjima posledica vazokontsrikcije u nivou tireoideje. Vazokonstrikcija dovodi do smanjenja sinteze i sekrecije hormona. Niska temperatura sredine u dužem trajanju
  • 88.
    88 aktivira tireoidnu funkciju.Hronično delovanje drugih stresora takođe ima stimulativne efekte i povećava intenzitet sinteze i lučenja tireoidnih hormona. U neposrednim reakcijama na delovanje stresora bitnu ulogu imaju adrenomedularni i adrenokortikalni sistem. c) Poremećaji u funkcionisanju štitne žlezde Hiperfunkcija tiroidne žlezde označava se kao tireotoksikoza i može biti izazvana pojavom tumora na žlezdi. Najpoznatiji oblik ovakvog poremećaja je Graves-ova bolest koja se karakteriše pojavom gušavosti, egzoftalmusom (iskolačenost očnih jabučica), dermopatijama i edemima na nogama. Uzrok ove bolesti je nepoznat iako postoje jake indicije da predstavlja jedan oblik autoimunske bolesti, genetski determinisane koja se mnogo češće javlja kod žena. Ostali simptomi tirotoksikoze su povećana temperatura tela, tahikardija, tremor, znojenje, tromost nogu. Leči se primenom antitiroidnih lekova, koji blokiraju peroksidazni sistem ili davanjem radioaktivnog joda da se popije koji izaziva razaranje tiroidnog tkiva, ili hirurškim odstranjivanjem jednog ili oba lobusa. Ukoliko se u potpunosti odstrani žlezda mora da se konstatno i kontrolisano primenjuje njihova egzogena substitucija. Suprotan oblik bolesti povećane funkcije tiroidne žlezde je hipotiroidizam koji nastaje kao rezultat hipofiznih lezija često izazavanih posebnim tumorima koji, inhibirajući sintezu TSH, sprečavaju stvaranje tiroidnih hormona. Kod starijih osoba obolelih od hipotiroidizma javljaju se i otekline na licu i telu poznate kao miksedem. Postoje i oblici kongenitalnog nedostatka tiroidnog tkiva koje izaziva brojne dramatične posledice u organizmu (kretenizam, smanjen rast itd.). Nedostatak joda u hrani takođe izaziva hipofunkciju žlezde koja je poznata kao endemska gušavost.
  • 89.
    89 Paratiroidne žlezde Paratireoidne žlezdeili epitelijalna telašca imaju samo kopneni kičmenjaci. Embrionalno one se razvijaju na račun epitela škržnih kesa. To su parni organi i ima ih obično dva para, a kod nekih vrsta kičmenjaka može ih biti i više. Kod čoveka i biljojeda one su jasno izdvojene od štitne žlezde iako su postavljene uz samo tkivo ove žlezde; kod mesojeda one se nalaze u kapsuli štitne žlezde. Osnovna uloga paratiroidnih žlezda je u tome da održavaju određeni nivo kalcijumovih jona u vanćelijskoj tečnosti tako što povećavaju njegovu koncentraciju. Pored paratireoidnih žlezda isto fiziološko dejstvo ima i 1,25-dihidroksi vitamin D3, metabolit vitamina D3. Suprotnu ulogu ima (tireo)- kalcitonin, hormon štitne žlezde čija je funkcija smanjenje koncentracije kalcijuma u cirkulaciji. Paratireoidni hormon povećava nivo kalcijuma u plazmi tako što mobiliše kalcijum iz kostiju i povećava izlučivanje fosfata preko bubrega, dok tireokalcitonin podstiče deponovanje kalcijuma u kostima i resorpciju iz creva. Kalcijum je esencijalan za mnoge fiziološke procese, rast kostiju, proces hemostaze, održavanje membranskih potencijala, replikaciju ćelije, procese sekrecije i kontraktilne procese, a poseban značaj ima kao sekundarni glasnik u posredovanju hormonskih signala. Kod odraslih ljudi ukupna količina kalcijuma u telesnim tečnostima (cirkulacija i ekstracelularno) je oko 4-5,2 mg/dl. Oko polovine cirkulišuće količine kalcijuma je u slobodnoj formi, a ostatak je vezan za albumine plazme. Ova koncentracija remeti se poremećajima u sastavu proteina plazme, posebno promenama koncentracije albumina plazme, poremećajima acido-bazne ravnoteže. Najveći izvor kalcijuma u organizmu su kosti (oko 1 kg), zatim meka tkiva, a na kraju ekstracelularne tečnosti.
  • 90.
    90 Histološka građa paratireoidnihžlezda je relativno jednostavna. Spoljašnja kapsula koja se oslanja na tireoideu predstavlja vezivni omotač, koji šalje prema unutrašnjosti vaskulizirajuće konektive koji graniče lobuse. U paratireidnim žlezdama razlikujemo dva tipa ćelija: mnogobrojne male ćelije sa svetlom citoplazmom (glavne - chief ćelije) koje luče paratireoidni hormon i velike ćelije sa granuliranom citoplazmom, čija uloga još nije poznata. Njih ima znatno manje nego onih prvih i karakteristično je to što sadrže veliki broj mitohondrija. a) Hormon paratireoidnih žlezda 1. Parathormon Iz paratireoidnih žlezda raznih vrsta životinja izolovan je polipeptid sastavljen od 84 aminokiseline molekulske težine 9,3kD. Poluživot ovog hormona u cirkulaciji je 18 minuta. Njegova sinteza započinje velikim prekursorom prepro- parathormonom sagrađenog od 115 aminokiseline, koji je zapravo prvi produkat RNK izazvan procesima translacije na ribozomima u paratiroidnoj žlezdi. Ova "pre" sekvenca od 25 AK omogućava transport u lumen endoplazmatičnog retikuluma gde se, u roku od nekoliko sekundi, odvaja od proparthormona, koji je sagrađen od 90 amino rezidua. Dvadeset minuta nakon nastanka pro-PTH dolazi do Goldži kompleksa gde se magacionira u vezikule i pretvara u aktivnu formu hormona odvajanjem ostatka od 25 aminokiselina. Hormon se u sekretornim granulama čuva do početka sekrecije. Sekrecija započinje stimulusom koji izaziva hipokalcemija, smanjenje koncentracije kalcijumovih jona u plazmi. Hipokalcemija stimuliše i sintezu PTH u glavnim ćelijama. Glavne ćelije paratiroideje imaju kalcijumske receptore sa velikim ekstracelularnim amino krajem. U hiperkalcemičnim uslovima dolazi do vezivanja Ca ++
  • 91.
    91 za receptore, aaktivacije ovog receptora dovodi do povećanja koncentracije IP3 i DAG koji daljim prenosom signala aktiviraju PKC (protein kinaza C) koja za rezultat ima inhibiciju sinteze PTH. Parathormon je neophodan za život. Posle paratireoidektomije dolazi do smanjenja količine kalcijuma u krvnoj plazmi. Kao posledica toga javlja se nervno- mišićna prenadraženost koja se završava hipokalcemičnim tetanusom. U poslednjoj fazi javlja se spazam mišića naročito u ekstremitetima i larinksu. Laringospazam je najčešće uzrok asfiksiji. Uporedo sa smanjenjem nivoa kalcijuma u plazmi se povećava količina fosfata. Kod pacova posle paratireoidektomije smrt nastupa za 6 do 10 časova, ukoliko se životinje održavaju na režimu ishrane siromašnom u kalcijumu. Ubrizgavanje parathormona popravlja stanje životinje, a unošenje kalcijuma i veća količina vitamina D, može da održi nivo kalcijuma dovoljan da sačuva eksperimentalnu životinju u životu. Unošenje parathormona u organizam dovodi do hiperkalcemije, hipofosfatemije, hiperkalcinurije, deminiralizacije kostiju i pojave kamenčića u bubrezima. Fiziološka uloga parathormona usmerena je na nekoliko organa. Pre svega deluje na kosti gde nakon njegovog dejstva dolazi do oslobađanja kalcijuma ortofosfata, magnezijuma, hidroprolina i osteokalcina koji čine znatan deo proteina kostiju sa velikim afinitetom za kalcijum. Ovo fiziološko dejstvo je pre svega usmereno na osteoblaste, koje potom stimulišu osteoklaste. Osteoblaste sintetišu osteokalcin, protein za koji se vezuje kalcijum fosfat u obliku kristala. Oslobađanje kalcijuma izazivaju osteoklaste koje sintetišu materije (hiluronska kiselina, fosfataze) koje rastvaraju kalcijum-fosfat. Parathormon takođe indirektno favorizuje apsorpciju kalcijuma iz gastrointestinalnog
  • 92.
    92 trakta delujući nametabolizam vitamina D3. Naime u mitohondrijama proksimalnih tubula bubrega stimuliše hidroksilaciju 25-OH vitamina D u 1,25-OH vitamin D. Parathormon stimuliše ekskreciju fosfata u bubrezima i inhibira reapsorbciju bikarbonata, što izaziva metaboličku acidozu što opet favorizuje jonizaciju kalcijuma oslobađanjem od proteina plazme. Poremećaji u izlučivanju parathormona mogu da budu primarni hiperparatiroidizam koji nastaje pojavom tumora na žlezdi ili naslednim poremećajima a manifestuje se hiperkalcemijom koja uključuje mentalnu konfuziju, glavobolje, bubrežne probleme itd. Sekundarni hiperparatiroidizam je povezan sa avitaminozom, odnosno nedostatkom vitamina D što izaziva smanjenje reapsorpcije kalcijuma iz creva, a kao posledica toga dolazi do povećanog lučenja parathormona. Nedostatak parathormona izaziva hipoparatiroidizam koji se manifestuje hipokalcemijom praćenom poremećajima u centralnom nervnom sistemu uključujući psihotična stanja. Periferni efekti su tetanija, laringospazam, degenerativne promene na zubima, katarakta itd. b) Hormon tiroidne žlezde 1. Kalcitonin Kod kopnenih kičmenjaka koji ne pripadaju grupi sisara izvor ovog faktora su ultimobranhijalna tela, jedan par žlezda koje embrionalno vode poreklo od branhijalnog luka. Kod sisara ova telašca su inkorporisana u tireoidno tkivo gde je ultimobranhijalno tkivo rasuto oko folikula i nazvano parafolikularnim ćelijama. Ove ćelije koje se još nazivaju svetlim ćelijama ili C ćelijama, izvor su tireokalcitonina kod sisara. C ćelije pripadaju «difuznom neuroendokrinom» sistemu i sintetišu i izlučuju brojne regulatorne
  • 93.
    93 peptide kao štosu kalcitonin, somatostatin, serotonin, peptid srodan kalcitoninu, katakalcin, tireoliberin. Četiri frakcije izolovane iz tireoidnog ekstrakta imaju isti efekat u pogledu snižavanja količine kalcijuma u cirkulaciji. One su označene kao alfa, beta, gama i teta tireokalcitonin. Isti hormon izolovan kod pacova, majmuna i čoveka imunološki se razlikuje od onog koji je izolovan iz žlezde svinjčeta. Prekursor za kalcitonin je prohormon od 136 amino kiselina a aktivna forma ovog hormona ima 32 amino kiseline. Interesantno je da gen koji kodira kalcitonin nije nađen samo u specifičnim ćelijama tiroideje već i u mozgu gde kodira sličan molekul kalcitoninu koji se naziva CGRP (citonin-gene-related peptide) koji funkcioniše kao neurotransmiter u peptidergičkim neuronima kolokalizovan sa acetilholinom. Kada je nivo kalcijuma u plazmi nizak oslobađanje kalcitonina iz žlezde je malo, ali kada on poraste dolaze do intenzivnog izlučivanja ovog hormona. Postoje pokazatelji da njegovo izlučivanje podstiču i gastrointestinalni hormoni, holecistokinin, gastrin. Poluživot kalcitonina u plazmi je manje od 15 minuta i on se uglavnom izlučuje preko bubrega. Fiziološka uloga kalcitonina vezana je za održavanje skeleta tokom "kalcijumskog stresa" kao što su rast, trudnoća i laktacija. Glavna uloga ovog hormona je smanjenje koncentracije kalcijumovih jona u plazmi koji se ostvaruje na 2 načina: blokiranjem delovanja PTH na mobilizaciju kalcijuma iz kostiju i stimulisanje ekskrecije kalcijuma putem bubrega. Kalcitonin deluje direktno na osteoklaste gde vezivanjem za svoje receptore aktivira dva puta transdukcije signala: posredstvom AC i cAMP-a i posredstvom PLC i IP3 i DAG-a. Kalcitonin inhibira aktivnost osteoklasta i tako redukuje resorpciju kostiju. Inhibicija aktivnosti osteoklasta dovodi do smanjenja resorbcije kalcijuma iz kostiju. U menopauzi i prilikom kastracije dolazi do resorbcije kostiju što
  • 94.
    94 dovodi do post-menopauzalneosteoporoze. U literaturi postoje podaci o uticaju estradiola na oslobađanje kalcitonina i regulaciju kalcijumske homeostaze. Naime pokazano je da se stimulatorni efekat kalcijuma na C ćelije tiroidne žlezde ispoljava samo u prisustvu estrogena a da je redukovan u uslovima nedostatka ženskih polnih hormona. Kod ljudi je pokazano da se kalcitoninske rezerve progresivno smanjuju sa starošću kod oba pola. U bubrezima kalcitonin izaziva blagu kalciurezu i natriurezu. a smanjuje intenzitet ekskrecije magnezijuma. Kalcitonin ima veliki značaj kod "nesisarskih vrsta", naročito morskih košljoriba koje žive u sredini i hrane se hranom bogatom kalcijumom. Kalcitonin lososa je 10 puta potentniji od humanog. Tumori na tiroidnoj žlezdi mogu da izazovu hiperkalcitonemiju. Pored toga povećan nivo ovog hormona zabeležen je kod pacijenata sa hepatitisom i pankreatitisom. c) Derivat vitamina D3 1. 1,25-dihidroksi vitamin D3 Vitamini se obično ne klasifikuju kao hormoni nego kao organski sastojci hrane koji su neophodni za zdrav život. Ovaj vitamin je zapravo predstavljen sa dve forme steroidima sličnim materijama koje se nazivaju ergokalciferol (vit D2) i holekalciferol (vit D3) koje sprečavaju nastanak rahitisa kod dece (bolest severnih krajeva). Aktivna forma vitamina D je 1-alfa, 25-dihidroksivitamin D3. Sinteza ovog metabolita započinje dejstvom sunčeve svetlosti na prekursor holesterola u koži i to njenom gornjem sloju epidermisu, 7-dehidroholesterol koji se konvertuje u provitamin D, koji se dalje pretvara u holekalciferol (Vitamin D3). U dubljem sloju kože, dermisu
  • 95.
    95 holekalciferol se vezujeza specifičan protein koji ga prevodi u cirkulaciju (u cirkulaciji se vezuje za proteine plazme što je važno jer su oni nerastvorljivi u vodenom rastvoru) putem koje dolazi do jetre gde se transformiše u 25-hidroksivitamin D3. Ovaj metabolit dalje odlazi do bubrega gde se pretvara u aktivnu formu 1-alfa-(OH)2 – D3. Ovaj proces je regulisan aktivnošću enzima 1-alfa-hidroksilaze koji stimuliše parathormon. Ovaj enzim je takođe stimulisan niskom koncentracijom fosfata. Aktivna forma vitamina D potom ulazi u cirkulaciju i utiče na stimulaciju resorpcije kalcijuma iz kostiju, apsorpciju kalcijuma iz creva i njegovu reapsorpciju u bubrežnim tubulima. Takođe stimuliše ekskreciju fosfata iz bubrega. Nastala hiperkalcemija inhibira dalje oslobađanje parathormona što zaustavlja stvaranje aktivne forme vitamina D. Mehanizam delovanja vitamina D odvija se preko receptora koji pripadaju jedarnim receptorima koji aktiviraju transkripcione i translacione procese koji za posledicu imaju sintezu specifičnih proteina. Među njima značajno mesto zauzima osteokalcin, važan protein kostiju. Fiziološki efekti vitamina D ostvaruju se na različitim ciljnim tkivima: kostima gde stimuliše resorpciju kalcijuma iz njih i stimuliše sintezu osteokalcina; crevima gde stimuliše resorpciju kalcijuma aktivnim transportom i povećava sintezu kalcijum- vezujućeg proteina koji transportuje kalcijum iz ćelija mukoze u serozne ćelije creva; bubrezima gde povećava resorbciju ovog jona a podstiče i izlučivanje fosfata; mišićima gde podstiče influks kalcijuma i sintezu ATP-a što stimuliše kontraktilne procese.
  • 96.
    96 NADBUBREŽNE ŽLEZDE Adrenalni steroidi– hormoni kore nadbubrega Nadbubrežne žlezde većine vertebrata sagrađene su od dva tkiva različitog porekla koja sintetišu dve grupe strukturalno i funkcionalno sasvim različitih hormona. Međutim, bez obzira na to, hormoni i adrenalnog steroidogenog tkiva – kore (kortikosteroidi) i hromafinog tkiva - medule (kateholamini) imaju važnu ulogu u odgovoru organizma na stres. Još je 1815 godine naučnik Mekel (Meckel) opisao morfologiju žlezda, 1846. god. Eker (Ecker) njenu detaljnu histološku građu, a 1854. god. Keliker (Kölliker) funkcionalno opisao ova dva dela. Adison (Addison) je 1855. utvrdio specifične patološke promene koje nastaju u slučaju disfunkcije nadbubrežnih žlezda pa je po njemu ovaj poremećaj i dobio ime, Adisonova bolest. Tek početkom dvadesetog veka usledila su istraživanja koja su pokazala fiziološku ulogu hormona nadbubrežnih žlezda. Bauman je pokazao da životinje kojima su odstranjene nadbubrežne žlezde duže žive ako im se daje da piju fiziološki rastvor (1927). Takođe je otkriveno da je izlučivanje natrijuma i hlorida intenzivnije u uslovima poremećene funkcije nadbubrežnih žlezda. Do 1945. godine je oko dvadeset fiziološki neaktivnih i šest aktivnih hormona identifikovano među kojima sa najvećom aktivnošću 11-dehidrokortikosteron, kortikosteron, kortizol. 1951. je ustanovljeno da se kortizol iz nadbubrežnih žlezdi izlučuje pod uticajem ACTH, a 1955. je ovaj hormon izolovan iz hipofize. Iako je još 1940-tih sugerisano da postoji odvojena regulacija sekrecije glukokortikoida i mineralokortikoida to je potvrđeno tek 1960 kada je definisan renin-angiotenzin sistem i njegova uloga u kontroli sekrecije aldosterona. Na osnovu pomenutih i mnogobrojnih drugih istraživanja utvrđena je uloga glukokortikoida i mineralokortikoida u regulaciji metabolizma ugljenih hidrata i održavanju ravnoteže natrijuma u organizmu sisara i drugih vertebrata.
  • 97.
    97 Nadbubrežne žlezde imajusvi kičmenjaci, međutim, interrenalno i hromafino tkivo nisu kod svih sistematskih kategorija postavljeni jedno uz drugo u telu, niti su skoncentrisani na ograničenom prostoru. Kod ciklostoma i većine riba interrenalni i hromafini deo odvojeni su, dok kod ajkula adrenokortikalno tkivo formira kompaktnu masu između bubrega a hromafino tkivo je mnogo šire raspoređeno sa unutrašnje strane bubrega. Kod raža pak interenalno tkivo formira nekoliko kompaktnih žlezdi. Kod vodozemaca interenalno i hromafino tkivo su obično povezani i leže u obliku ostrvaca na unutrašnjoj površini bubrega. Kod vodozemaca (Rana pipens) formiraju uobličenu masu na unutrašnjoj strani bubrega. Kod gmizavaca interenalno i hromafino tkivo su u još bližem kontaktu i formiraju manje, kompaktnije grupacije. Kod ptica nadbubrežno tkivo čini jedna žlezda sastavljena od adrenokortikalnog tkiva u kome je difuzno raspoređeno hromafino tkivo. Adrenalno tkivo sisara predstavljeno je u obliku parnih žlezdi smeštenih u blizini bubrega ili naležu na njega. U centru žlezdi nalazi se srž koju sačinjava hromafino tkivo, a obavija ga kortikalno tkivo. Nadbubrežne žlezde sisara su uglavnom postavljene u masnom tkivu, i to prema gornjim, odnosno prednjim polovima. Kao što je pomenuto, žlezde čine dva sistema različitog porekla, građe i fiziološke uloge. Jedan deo se nalazi na periferiji žlezda i naziva se kora, korteks ili interrenalni sistem a sintetiše steroidne hormone. Drugi deo čini centralni, medularni deo, srž, hromafini ili adrenalni sistem koji luči kateholamine. Kortikalni deo embrionalno nastaje na račun mezodermalnog epitela celoma, odakle postaju i seksualni organi. Srž nastaje iz materije iz koje se formiraju simpatičke ganglije, sagrađena je iz hromafinih ćelija koje su nazvane po tome što se intenzivno boje hromnim jedinjenjima.
  • 98.
    98 a) Hormoni korenadbubrežnih žlezda Na histološkom preparatu nadbubrežnih žlezda sisara razlikujemo u korteksu tri zone i to: glomerularnu, fascikularnu i retikularnu. Glomerularna zona nalazi se periferno i sagrađena je iz ćelija grupisanih u lobuse. Fascikularna zona nadovezuje se na glomerularnu i sagrađena je iz većih ćelija grupisanih u snopove. Retikularna zona nadovezuje se na fascikularnu prema srži. Nadbubrežna žlezda bogata je lipidima, među kojima najznačajnije mesto zauzima holesterol. Osim toga u korteksu se nalaze i neutralne masti, lecitini i dr. Kora nadbubrežnih žlezda bogata je i vitaminom C. Zona glomerulosa koja sintetiše mineralokortikoide ima ćelije koje su u obliku stuba sa sferičnim jedrom i glatkom površinom osim na delovima u kojima dolazi do sekrecije hormona. Ćelije zone fascikulate se velike ćelije sa centralno postavljenim nukleusom. Ćelije zone retikularis sintetišu androgene u malim količinama, zaokrugljene su sa centralno postavljenim jedrom. Sve ćelije imaju brojne lipidne kapsule, lizozome, mitohondrije. 1. Glukokortikoidi Sinteza hormona kore: Pregnenolon se formira iz holesterola koji nastaje iz LDL (low density lipoprotein) koji u ćeliju ulazi iz krvi, ranije se mislilo da se najveća količina holesterola sintetiše u žlezdi. Apolipoprotein se vezuje za receptore na površini adrenalnih ćelija gde se pod uticajem ACTH stimuliše ulazak holesterola u ćeliju. Mehanizam delovanja glukokortiokida započinje njihovim prolaskom u slobodnoj formi kroz plazma-membranu, ulaskom u citoplazmu gde se vezuju za specifične receptore sa visokim afinitetom gradeći kompleks hormon-receptor. Svi citoplazmatski proteinski receptori koji vezuju liposolubilne hormone imaju neke zajedničke
  • 99.
    99 karakteristike: poseduju DNK-vezujućidomen. U odsustvu hormona ovi receptori su vezani za šaperone, kakav je protein toplotnog šoka (heat shock protein – HSP 90), inhibitorni protein koji blokira DNK domen i čini ga neaktivnim. Kada se ligand veže za receptor ovaj inhibitorni protein disosuje, odvaja se, omogućava translokaciju kompleksa hormon-receptor u jedro gde DNK vezujući domen reaguje sa regulatornim sekvencama unutar DNK. Na taj način reguliše transkripciju specifičnih gena i sintezu specifičnih proteina. Hormoni koji deluju na ovaj način mogu da stimulišu ili inhibiraju sintezu specifičnih proteina. Efekti izazvani na ovaj način mogu da traju satima ili danima. Glukokortikoidni receptori su dobro opisani: predstavljaju proteine, sa jednim mestom vezivanja za steroide po molekulu i jednim DNK vezujućim mestom. Svaki molekul receptora vezuje 2 molekula hormona i u takvom obliku prelazi u jedro gde se vezuje za genetski materijal, hromatin. Posle vezivanja dolazi do transkripcije specifičnog gena i do sinteze mRNK kodirane po njemu. Na ribozomima RNK izaziva translaciju i sintezu proteina. Mesto vezivanja kompleksa hormon-receptor na DNK su nehistonski proteini. Jedna od dve receptorske subjedinice se vezuje za hromatin, a druga disosuje i reaguje direktno sa DNK. Ne zna se da li ova disosovana komponenta prepoznaje specifičnu nukleotidnu sekvencu, ili se ona jednostavno vezuje za najbližu sekvencu, do koje je prva subjedinica dovela imajući visoku preciznost vezivanja za akceptorno mesto na nehistonskom proteinu. Iako je prethodno opisan mehanizam dejstva glukokortikoidnih hormona preko citoplazmatičnih receptora odgovoran za većinu fizioloških efekata ovih hormona, neki drugi efekti kao što je povratna regulacija sekrecije formiranog ACTH može da se odvija putem drugih mehanizama. Pošto se inhibicija sekrecije ACTH dešava za svega nekoliko minuta posle dodavanja
  • 100.
    100 glukokortikoida, jasno jeda to nije rezultat proteinske sinteze. Verovatno da se ovaj mehanizam odvija preko menjanja sekretorskih osobina plazma membrane. Fiziološka uloga: Glukokortikoidi povećavaju katabolizam proteina u mišićima i povećavaju procese glukogeneze i neoglukogeneze u jetri. Povećavaju aktivnost glikozo-6-fosfataza i povećavaju koncentraciju šećera u krvi. Ispoljavaju antiinsulinski efekat i pogoršavaju stanje kod dijabetičara. Kod nekih vrsta životinja glukokortikoidi i ACTH povećavaju sekreciju želudačnog soka i pepsina, a pored toga menjaju otpornost želudačne mukoze na iritirajuće delovanje želudačnog soka. Kod životinja tretiranih većim dozama kortikosterona ili kortizona konstatuje se ulceracija želuca. Glukokortikoidi smanjuju broj eozinofilnih belih krvnih zrnaca u cirkulaciji, povećavajući njihovo razaranje u slezini i plućima. Promena eozinofila uzimana je kao indikator za promene lučenja ACTH (adrenokortikotropnog hormona). Ona međutim nije realni indikator navedenih promena jer i neki stresovi dovode do eozinopenije i to u odsustvu nadbubrežnih žlezda. Glukokortikoidi smanjuju broj bazofilnih, a povećavaju broj neutrofilnih leukocita u cirkulaciji. Oni smanjuju broj limfocita kao i veličinu limfnih čvorova i timusa. To je posledica inhibitornog delovanja na mitotsku aktivnost limfocita i povećanje njihove razgradnje. Kontrola adrenalne funkcije odvija se aktivnošću sistema hipotalamus (CRH) – hipofiza (ACTH) – kora nadbubrega (glukokortikoidi), koji funkcioniše po poznatom principu negativne povratne sprege sa snažnom vertikalnom hijerarhijom. U osbođanju ACTH značajnu ulogu ima i hormon vazopresin, naročito u stresnim situacijama. 2. Mineralokortikoidi
  • 101.
    101 Fiziološka uloga imehanizam dejstva mineralokortikoida se razlikuje od glukokortikoida. Adrenalektomija ili nedovoljno lučenje mineralokortikoida povlači za sobom natriuriju i dok se količina natrijuma u plazmi smanjuje, kalijuma se povećava. Zbog pojačanog izbacivanja vode zapremina telesnih tečnosti se smanjuje što utiče na visinu krvnog pritiska i poremećaj srčanog rada. Ukoliko je promena veća, utoliko brže nastupa fatalni šok. Navedene promene se mogu ublažiti i život produžiti povećanjem količine soli u hrani i vodi za piće. Poznata su tri steroida koja učestvuju u regulaciji metabolizma elektrolita i vode u organizmu: aldosteron, dezoksikortikosteron i kortikosteron. Od njih je fiziološki najaktivniji aldosteron, dok kortikosteron ima kako mineralokortikoidni, tako i glukokortikoidni efekat. Aldosteron i drugi steroidi sa mineralokortikoidnim delovanjem povećavaju reapsorpciju natrijuma iz primarne mokraće, znoja, pljuvačke i želudačnog soka. Oni deluju na bubreg, uglavnom na distalne tubule i sabirne kanaliće. Aldosteron takođe povećava reapsorpciju hlora iz bubrežnih tubula, što je sekundarna pojava zbog povećane reasorpcije natrijuma. Ovako povećanje količine natrijuma i hlora u vanćelijskoj tečnosti povlači za sobom povećanje količine same tečnosti i krvne plazme. Aldosteron deluje na srce, povećavajući minutni volumen. U krvnim sudovima deluje tako što povećava otpor toka krvi. Kao posledica toga povećava se krvni pritisak. Brojni eksperimentalni rezultati su pokazali da je delovanje aldosterona nedovoljno za renalni odgovor na povećanje volumena ćelijskih tečnosti. Pretpostavlja se da aldosteron stimuliše aktivni transport natrijuma tako što stimuliše sintezu specifičnih proteina koji aktiviraju Na+ i K+ kanale na apikalnoj membrani bubrežnih tubula, utiču na aktivnost natrijum-kalijum-ATP-aze i povećavaju
  • 102.
    102 broj ATP molekulau ćeliji koji su neophodni kao izvor energije koja se troši u aktivnom transportu natrijuma. Najverovatnije je da aldosteron deluje na svim pomenutim nivoima. Eksperimentalni rezultati snažno podržavaju teoriju da je i za pasivni ulazak jona natrijuma kroz apikalnu membranu i za aktivno preuzimanje natrijuma kroz bazolateralnu seroznu membranu neophodna indukcija aktivnosti enzima koji regulišu metaboličke procese. Rezultati takođe pokazuju da su efekti aldosterona u korelaciji sa promenama u lipidnim membranskim komponentama što sugeriše put prenosa signala u slučaju delovanja ovog hormona. Sekrecija aldosterona iz zone glomeruloze je u bazalnim fiziološkim uslovima regulisano posredstvom angiotenzina-II, a u uslovima stresa kada se koncentracija ACTH u cirkulaciji značajno poveća i ovaj hormon podstiče njegovu sintezu i sekreciju. Angiotenzin-II je oktapeptid koji, pod uticajem renina poreklom iz bubrega, nastaje iz dekapeptida angiotenzina-I konverzijom prekursora betaglobulina-angiotenzinogena koji se sintetiše u jetri. Renin se oslobađa iz specifičnih jukstaglomerulanih ćelija bubrega. Stimulus za njegovo oslobađanje je hipovolemija (smanjenje volumena krvi) ili povećanje osmotskog pritiska krvi. Aferentne arteriole reaguju na promenu pritiska u renalnim krvnim arteriolama. Smanjenje pritiska u njima dovodi do povećanja broja granula u jukstaglomerularnim ćelijama koje predstavljaju izvor renina. Postoje eksperimentalni dokazi da su jukstaglomerularne ćelije aferentnih arteriola zapravo modifikovane mišićne ćelije koje funkcionišu kao baroreceptori bubrega. Drugi put oslobađanja renina regulisan je simpatičkom inrevacijom posredstvom kateholamina kao neurotransmitera.
  • 103.
    103 Kinini (bradikinin), peptidnihormoni koji se sintetišu u bubregu pod uticajem kalikreina, preko prostaglandina utiču na oslobađanje renina. Naime eksperimentalno je pokazano se aktivacija prorenina, prekursora renina, povećava uz prisustvo kalikreina. Pokazano je da postoje najmanje dva tipa receptora za angiotenzin II – AT1 i AT2 Kardiovaskularni efekti, delovanje angiotenzina II na srce – tahikardija, povećan pritisak, povećanje apsorpcije vode (polidipsija) i kontrakcija mišića krvnih sudova su posredovani AT1 receptorima. Uloga AT2 receptora još nije objašnjena. Brojni sekundarni glasnici su izgleda odgovorni za prenos signala u delovanju angiotenzina II: PC – fosfatidilholin, AA- Arahidonska kiselina, LysPC – lizofosfatidilholin, LO – lipooksigenaza, CO – ciklooksigenaza, HETE – hidroksi-eikostratetreonska kiselina, TXA2 tromboksani, PGs prostaglandini. Mehanizam delovanja mineralokortikoida - Aldosteron stimuliše sintezu informacione RNK u ćelijskim jedrima i deluje na nivou transkripcije. Informaciona RNK stimuliše sintezu proteina u ribozomima i to verovatno onih enzima koji su neophodni za oksidovanje supstrata i oslobađanje energije koja se nagomilava u obliku ATP molekula, aktivaciju jonskih kanala itd. Ova energija je neophodna za aktivni transport natrijuma u intersticijalnoj tečnosti. b) Poremećaji u funkciji nadbubrežnih žlezdi Poremećaji u lučenju hormona kore nadbubrežnih žlezdi može da nastane usled kongenitalnog defekta u razvoju ovih žlezda koji izazivaju različite poremećaje. Hiperprodukcija hormona kore može da nstane usled razvoja adrenokortikalnog karcinoma ili adenoma (Kušingov sindrom), ili kao primarni aldosteronizam koji ima za posledicu povećano lučenje aldosterona (Konov sindrom). Hipofunkcija žlezde najčešće
  • 104.
    104 nastaje kao sekundarnaposledica poremećaja u regulatornim mehanizmima koji utiču na lučenje hormona kore. Atrijalni natriuretički faktor Otkriven je atrijski natriuretički faktor (atriopeptin – 28 A.K. – prekursor 126 A.K.), hormon koji se sintetiše u atrijumu srca kao odgovor na istezanje miokarda pretkomora. Ovaj hormon deluje antagonistički aldosteronu, stimuliše diurezu i natriurezu putem različitih fizioloških puteva: 1. inhibira produkciju aldosterona 2. inhibira oslobađanje renina 3. inhibira sekreciju vazopresina iz neurohipofize, kao i njegovo delovanje na bubrežne tubule 4. relaksira krvne sudove (verovatno antagonistički sa vazokonstriktornim dejstvom angiotenzina II)
  • 105.
    105 Srž nadbubrežnih žezda Sržnadbubrežnih žlezda predstavlja simpatičku gangliju čiji su postganglijski neuroni izgubili svoje aksone i postali sekretorne ćelije. Na histološkom preparatu srži vide se cilindrične ćelije koje prema apikalnim delovima sadrže zrnca-granule, koje predstavljaju intracelularnu formu hormona srži. Ove ćelije se vrlo intenzivno boje hromnim bojama te se nazivaju hromafine ćelije. Srž nadbubrežne žlezde sintetiše kateholamine, dopamin, noradrenalin i adrenalin. Ovi hormoni nisu samo nadbubrežnog porekla, na završecima postganglijskih vlakana SNS-a oslobađa se noradrenalin a u CNS- u, pored noradrenergičkih neurona nalazimo i dopaminergičke i adrenergičke. a) Kateholamini - hormona srži Polazni materijal za sintezu kateholamina u srži nadbubrežnih žlezda je tirozin, koji je derivat fenilalanina. Oksidacija fenilalanina i sinteza tirozina vrši se u jetri. Sledeća etapa u sintezi je oksidacija tirozina i sinteza njegovog hidroksilnog derivata - dihidroksi-fenilalanin (DOPA), koji zatim dekarboksilacijom prelazi u dopamin. Dopamin već ima izvesno fiziološko dejstvo, slično ostalim kateholaminima. Beta- hidroksilacijom dopamina postaje noradrenalin, a metilacijom noradrenalina postaje adrenalin. Prema tome, dopamin je direktni prekursor noradrenalina, a ovaj se može smatrati prekursorom adrenalina. Prva faza sinteze vrši se u citoplazmi hromafinih ćelija, a betahidroksilacija dopamina i metilacija noradrenalina vrši se u granulama tih ćelija. Konstatovano je da granule sadrže znatne količine ATP i da se ova količina smanjuje u svim okolnostima u kojima dolazi do povećanog pražnjenja hromafinog tkiva. Sinteza kateholamina u hromafinim ćelijama se povećava ukoliko se u eksperimentu primeni ATP i magnezijum, a s druge strane, primena rezerpina inhibira
  • 106.
    106 proces. Kateholamini seu cirkulaciji brzo metabolišu i prelaze najvećim delom u vanil- mandeličnu kiselinu. U mokraći se pored nje nalaze slobodni ili vezani metanefrin i normetanefrin. Izlučuje se i izvesna količina adrenalina i noradrenalina. U tkivima se kateholamini brzo inaktiviraju vezujući se sa sumpornom i glukuronskom kiselinom, zatim oksidativnom dezaminacijom pomoću monoamino oksidaze (MAO) i metilacijom pomoću enzima katehol-O-metiltransferaze (COMT). Fiziološki efekti kateholamina su veoma raznovrsni. Noradrenalin i u manjoj meri adrenalin, deluju na razne organe na isti način kao simpatička (adrenergička) inervacija tih organa. Oni povećavaju promet materija, obezbeđuju glikogenolizu u jetri i poprečno-prugastim mišićima, povećavaju koncentraciju slobodnih masnih kiselina u plazmi. Noradrenalin i adrenalin deluju na izolovano srce, povećavajući snagu i brzinu kontrakcija. Oni povećavaju nadražljivost srčanog mišića, dovodeći do ekstrasistole i aritmije. Adrenalin dovodi do širenja krvnih sudova u poprečno-prugastim mišićima, dok noradrenalin izaziva vazokonstrikciju u svim organima. Pod uticajem adrenalina dolazi do preraspodele krvi u organizmu. Iz unutrašnjih organa (oblast inrevacije splanhnikusa) i sa perifernih organa krv prelazi u poprečnoprugaste mišiće i centralni krvotok u kome dolazi do vazodilatacije. Dakle, vazokonstrikcija kao posledica delovanja adrenalina nastaje samo u perifernim tkivima (koža) i unutrašnjim organima, dok poprečnoprugaste mišiće koji čine najveću masu tela ona ne zahvata. Noradrenalin dovodi do opšte vazokonstrikcije; pored toga on inhibitorno deluje na aktivnost gastrointestinalnog trakta. Hipertenzija izazvana noradrenalinom duže se održava od hipertenzije izazvane adrenalinom. Adrenalin izaziva dilataciju bronhijalne muskulature, pa se primenjuje kod bronhijalne astme. On izaziva kontrakciju glatke
  • 107.
    107 muskulature uterusa gravidneženke. Adrenalin izaziva i širenje zenica, a takav efekat pokazuje i noradrenalin. Adrenalin odlaže nastupanje zamora i povećava radnu sposobnost. Delovanje adrenalina na glikogenolitičke procese je, znatno veće od delovanja noradrenalina na te procese. Adrenalin aktivira fosforilaze u jetri i poprečnoprugastim mišićima i znatno povećava količinu šećera u krvi. On isto tako povećava koncentraciju mlečne kiseline u krvi. Glikogen jetre se najpre smanjuje a zatim raste. Noradrenalin i adrenalin imaju isti uticaj na slobodne masne kiseline, a slična je i njihova kalorigena aktivnost. U pogledu delovanja oba kateholamina na metaboličke procese konstatovano je da ono zavisi od prisustva tiroksina i hormona kore nadbubrežnih žlezda. Mehanizam delovanja kateholamina se odvija posredstvom membranskih receptora koji mogu da se svrstaju u dve kategorije: beta-adrenergički i alfa-adrenergički. Unutar ove dve kategorije postoji više klasa receptora, beta-1, beta-2, beta-3, alfa-1, alfa- 2. Noradrenalin i adrenalin su karakteristični po obrnutom efektu koji ostvaruju na efektornim ćelijama zahvaljujući vezivanju za alfa ili beta- adrenergičke receptorie. Alfa receptori deluju preko aktiviranja jonskih kanala i stimulisanja ulaska jona u ćeliju, posebno Ca, dok beta-receptori su povezani sa aktiviranjem adenilat-ciklaze i formiranjem c-AMP-a. Pored toga svaki od ovih receptora ima podklase kao alfa1 i alfa2. Alfa1 kontroliše tok Ca jona, a alfa2 inhibira sintezu c-AMP-a. Delovanje adrenalina na ćelije jetre gde izaziva glikogenolizu odvija se preko alfa1-receptora uzrokujući povećanje koncentracije Ca u ćeliji preko inozitol-trifosfata IP3 kao sekundarnog glasnika koji ga mobiliše iz ćelijskih depoa, najverovatnije endoplazmatičkog retikuluma. Povećana koncentracija kalcijuma stimuliše aktivnost
  • 108.
    108 fosforilaze kinaze, glukogensintezu i glukoneogenezu što sve vodi nastanku glukoze i povećanju njene koncentracije u krvi. Efekat adrenalina preko alfa2 -receptora odvija se inhibiranjem adenilciklaze uz učešće GTP-a.
  • 109.
    109 Polne žlezde Najkomplikovaniji endokrinisistem vertebrata jeste reproduktivni sistem. Iako je polna diferenciranost jedinke genetski determinisana prisustvom Y hromozoma, razvoj primitivnih gonada u pravcu ovarijuma ili testisa zavisi od prisustva hormona. Pošto se razviju gonade one dalje, svojim produktima, utiču na razvoj seksualnog fenotipa, muškog ili ženskog. Čak i razvoj mozga u ženski ili muški tip zavisi od ranog uticaja polnih hormona. Mozak, sa signalima koji stižu iz različitih njegovih delova, utiče na funkcionisanje hipotalamo-hipofizno-gonadanog sistema na taj način što omogućava da polne žlezde u jednom trenutku (pubertet) počnu da proizvode gamete. I najzad, ukupno reproduktivno ponašanje organizma zavisi i od ranog i kasnog uticaja gonadalnih steroida na mozak. Nediferencirane gonade sagrađene su od kortikalnog i medularnog dela. U muškim polnim organima u daljem razvoju preovlađuje medularni deo, a u ženskim kortikalni. Najnovija hipoteza koja objašnjava uzrok usmeravanja razvoja primordijalnih gonada u pravcu muških ili ženskih polnih žlezda pretpostavlja da se primordijalne žlezde razvijaju u pravcu ženskih gonada sem ukoliko nije prisutan tzv. SRY gen (sex-related gen) lokalizovan na kratkom kraku Y hromozoma, a koji uslovljava produkciju TDF faktora (testis determinišući faktor). TDF je glavni okidač seksualne diferencijacije. Kada se u ženske embrione miša koji nose dva X hromozoma ubrizga fragment Y hromozoma koji sadrži SRY gen, oni izrastu kao mužjaci sa razvijenim testisima koji pokazuju karakteristično muško seksualno ponašanje. Primitivne gonade i muškog i ženskog embriona su identične građe, imaju tri komponente – primordijalne germinativne ćelije, mezenhimske ćelije i epitelijalni
  • 110.
    110 omotač. Od primordijalnihćelija, koje su čvrste građe nastaju semeni kanalići, a od epitelijalnih ćelija Sertolijeve ćelije. Lejdigove ćelije se razvijaju od intertubularnih elemenata semenih kanalića i predstavljaju izvor muških polnih hormona koji se u njima sintetišu. U primitivnim ovarijumima celomski epitelijum prolazi kroz intenzivnu proliferaciju, a primordijalne ćelije se premeštaju u unutrašnjost i formiraju ovarijume u kojima se neke od ovih ćelija razvijaju u primordijalne folikule (oko 16. nedelje trudnoće kod žena). Ovarijumi – ženske polne žlezde Reproduktivni sistem ženke, za razliku od mužjaka, pokazuje ciklične promene aktivnosti, koje se mogu smatrati kao periodična priprema za oplođenje i bremenitost. Kod primata ciklus se naziva menstrualnim ciklusom, čija je spoljna manifestacija izražena uterusnim i vaginalnim promenama praćenim hemoragijom (odlivom). Ženski ciklus traje oko 28 dana u proseku sa individualnim razlikama od nekoliko dana. Ciklus zavisi od neurosekretornih hormona hipotalamusa, kao i od gonadotropnih hormona adenohipofize, pre svega FSH. Ovarijumi koji ostaju bez uticaja gonadotropnih hormona, ne razvijaju se i ostaju neaktivni. Ovarijalni ciklus kod ženki ostalih sisara traje različito, kod pacova, na primer, traje 21 dan. Ženski reproduktivni sistem sačinjavaju ovarijumi, jajovodi, uterus i vagina. U ovarijumima se sintetišu ženski polni hormoni, estrogeni i progesteron koji omogućavaju sazrevanje jajne ćelije. U ovarijumima se nalazi veliki broj primordijalnih folikula od kojih nekoliko (6-12) počinje da raste i razvija se pod uticajem FSH. Za vreme ovog procesa granulozne ćelije ovarijuma izlučuju mukoznu materiju koja obavija folikule. Iako u početku više primordijalnih folikula počinje da raste, u sekundarni zreo
  • 111.
    111 folikul se običnorazvije samo jedan od njih. U toku razvoja folikul prolazi kroz više različitih faza da bi, na kraju, nagradio zreo folikul koji se naziva Grafov folikul. U toku ciklusa »izabrana« primarna oocita koja se nalazi u folikulu prolazi kroz mejotičku deobu i iz nje nastaje sekundarna oocita. Prva mejotička deoba se dešava kratko vreme pre izbacivanja jajeta u osteum tube, početni deo jajovoda, a druga mejotička deoba neposredno posle. Sam proces ovulacije, odnosno izbacivanja jajeta, koji nastaje kontrakcijom folikula odvija najverovatnije pod uticajem visoke koncentracije LH. U toku druge mejotičke deobe oocita se zadržava u metafazi ukoliko nije oplođena spermatozoidom. Ako je jajna ćelija oplođena proces se nastavlja i oocita sa haploidnim brojem hromozoma se spaja sa spermatozoidom koji takođe ima haploidni broj hromozoma formirajući zigot. U toku folikularne faze, odnosno ciklusa razvoja folikula, u preovulatornom periodu koncentracija cirkulišućeg FSH je visoka. Potom raste koncentracija estrogena i inhibina koji se sintetišu u ovarijumima. Svi oni inhibiraju sekreciju FSH i LH. Još neobjašnjenim mehanizmom određena koncentracija estrogena aktivira neurotransmitere koji izgleda utiču na gonadotropne ćelije adenohipofize koje postaju osetljive na GnRH. Zreo Grafov folikul sintetiše više progesterona nego estrogena, koji zajedno sa GnRH utiču na snažnu produkciju i sekreciju LH. LH izaziva pucanje folikula i oslobađanje jajne ćelije. Folikul se posle ovulacije razvija u žuto telo koje sintetiše progesteron, a ova faza ciklusa se naziva lutealna faza. Ciklične promene se javljaju i u uterusu. Pod uticajem povećane koncentracije estrogena u cirkulaciji debljina endometrijuma uterusa se u toku ciklusa povećava i dostiže najveće vrednosti (3-5 mm) pred ovulaciju. Pod uticajem progesterona čija se
  • 112.
    112 sekrecija povećava utoku lutealne faze jednostavna tubularna građa uterusa pretvara se u čvrstu materiju sa žlezdanim prostorima koji sadrže značajan sekretorni materijal spreman da primi oplođeno jaje. Ukoliko ne dođe do inplantacije zigota limfociti se nagomilavaju u endometrijumu i on se razara usled nedostatka hormona janika. Ukoliko dođe do oplođenja jajeta i nastanka zigota on prolazi kroz kanal uterusa, u toku dva dana, za koje vreme se brzo deli mitotičkim deobama i u obliku morule ulazi u uterus. Menstrualni ciklus prate i vaginalne ciklične promene, koje se karakterišu debljinom epitelijuma i oblikom i građom ćelija koje ga grade. Vaginalne promene su daleko izraženije kod životinja, dok su kod žena neznatne. Mehanizam dejstva ženskih polnih hormona Opšte usvojen mehanizam dejstva gonadotropnih hormona je u osnovi isti kao delovanje ACTH na kortikosteroidogenezu. Naime odgovarajući receptori se nalaze na plazma membrani, produkuje se c-AMP pod uticajem adenil-ciklaze. Pored FSH i LH receptora ovarijalne ćelije takođe sadrže receptore za prostaglandine i kateholamine preko kojih može da se ostvaruje sličan uticaj kao i preko FSH i LH. Nastali c-AMP aktivira protein-kinazu, a ona utiče na promene u bočnom lancu holesterola što povećava sintezu estradiola i progesterona. Estrogeni receptori pripadaju genskoj superfamiliji zavisnih transkripcionih faktora, koje još čine receptori za progesteron, androgene, glukokortikoide, mineralokortikoide, kao i receptori za tireoidne hormone, retinoičnu kiselinu, vitamin D. Ove receptore odlikuje prisustvo varijabilnog N-terminalnog regiona, kratkog
  • 113.
    113 konzerviranog centralnog regiona,bogatog ostacima cisteina, i relativno dobro konzerviranog C-terminalnog domena. Neke detaljnije karakteristike estrogenih receptora - (Humani receptor za estrogene kloniran je 1986. godine. Sadrži 595 AK i može da se, na osnovu funkcije i evolutivne konzerviranosti, podeli na 6 regiona, označenih od A do F. C-terminalni domen gradi 293 AK i on obuhvata regione E i F. U njemu je smešten tzv. “hidrofobni džep”, mesto vezivanja hormona, ali je pored toga, ovaj domen bitan za interakcije sa proteinima toplotnog šoka, dimerizaciju i transaktivaciju. U centralnom delu receptornog proteina smešten je DNK vezujući domen, koji obuhvata C region i sadrži visokokonzervirani niz od 66 AK, sa dosta cisteinskih ostataka. Pokazano je da se u ovom regionu nalaze dve cink-prst strukture, u kojima su atomi Zn tetrahedralno koordinisani sa po 4 Cys ostatka. Svaka petlja sadrži po 12-13 AK, dok se između njih nalazi 15-17 AK. Upravo te dve strukture su mesta preko kojih estrogeni receptor stupa u interakciju sa DNK. Za specifičnost te interakcije odgovorne su 3 AK sa terminalnog kraja prvog prsta. U C regionu se takođe nalazi i manji hidrofobni fragment odgovoran za asocijaciju sa proteinom toplotnog šoka. N-terminalni domen, koji obuhvata A i B region, može imati modulatorni efekat na transaktivaciju, ali je on slabije okarakterisan. Opisana su dva domena koji učestvuju u aktivaciji transkripcije: AF-1, lociran na N kraju (A-B region), koji ispoljava ćelijsku i promotorsku specifičnost, i AF-2, na C-terminusu receptora. U mnogim ćelijama je za punu transkripcionu aktivnost neophodna funkcionalna interakcija između ova dva domena, mada oni mogu funkcionisati i nezavisno. Postoje slučajevi u kojima se steroid slobodan receptor može vezati za DNK, kada je transaktivacija najverovatnije posredovana AF-1 domenom, dok AF-2 može
  • 114.
    114 regulisati transkripciju samoako je za receptor vezan ligand. Poređenje struktura mišjih ERα i ERβ pokazuje da postoji 97% homologije u aminokiselinskom sastavu DNK vezujućeg domena i 60% homologije u ligand vezujućem regionu, pri čemu je AF2 mesto, odgovorno za dimerizaciju i aktivaciju transkripcije, identično u obe forme.
  • 115.
    115 ENDOKRINI PANKREAS Pankreas čovekarazvija se u toku pete nedelje trudnoće od dva divertikuluma duodenuma. Pankreas je žlezda sa dvojakom funkcijom egzokrinom i endokrinom. Endokrini pankreas čine Langerhansova ostrvca u kojima se sintetišu dva glavna hormona, polipeptidne građe, koji regulišu metabolizam ugljenih hidrata. Jedan je insulin a drugi glukagon. Insulin smanjuje koncentraciju šećera u krvi i obezbeđuje transport glukoze kroz ćelijsku membranu. On je po svojim efefktima jedini hormon koji ima hipoglikemijsko dejstvo. Glukagon ima suprotan, hiperglikemijski efekat i zajedno sa drugim brojnim faktorima učestvuje u metabolizmu šećera. Langerhansova ostrvca su građena od posebnih ćelija koje se razlikuju po građi i karakterističnom bojenju. Počev od Brokmanovih ćelija otkrivenih kod, riba pa do endokrinog pankreasa sisara izgleda da su ćelijski oblici endokrinog pankreasa isti kod svih kičmenjaka. Langerhansova ostrvca su najmnogobrojnija u glavenom i repnom delu pankreasa sisara i čine oko 2% njegovog tkiva. Endokrino tkivo pankreasa bogato je prokrvljeno, kao što je to slučaj i u celom gastrointestinalnom traktu. Upotrebom specijalnih boja identifikovano je nekoliko tipova ćelija u endokrinom pankreasu: dominantne po broju, α (nazivaju se i A ćelije) i β (B ćelije), zatim u znatno manjem broju, δ (D ćelije), C ćelije i F ćelije. Beta ćelije su najmnogobrojnije i zauzimaju 70% do 80% endokrinog pankreasa u kojima se sintetiše insulin i novoopisani amilin. α ćelija ima oko 15% do 20% i u njima se sintetiše glukagon. Najzastuljenije su na periferiji ostrvaca. Endokrini pankreas vodozemaca i ptica bogatiji je α ćelijama od pankreasa sisara. Kod ptica postoje posebna ostrvca koja sadrže samo α ćelije. U δ ćelijama nastaje somatostatin koji ima 14 aminokiselina i 1 disulfidni most. Iako znamo
  • 116.
    116 da se ovajhormon primarno sintetiše u hipotalamusu i delta ćelijama pankreasa ima ga i u specijalnim ćelijama razbacanim po gastrointestinalnom traktu. U F ćelijama pankreasa nastaje hormon pankreasni polipeptid (PP) koji je sagrađen od 36 amino kiselina, a osnovna funkcija mu je da stimuliše sekreciju HCl i pepsina u želudcu. Naročito intenzivno se luči posle proteinskog obroka. Insulin Insulin je polipeptid. Sagrađen je od 2 subjedinice: A (21 amino kiselina) i B (30 amino kiselina), međusobno povezanih disulfidnim vezama. Insulin nastaje iz prohormona koji se naziva proinsulin (9kDa). Proinsulin je prekursor insulina sagrađen od jednog lanca od 21 aminokiseline (A lanac) i drugog od 30 amino kiselina (B lanac), između kojih je kao dodatak umetnut C lanac. A i B lanac su međusobno povezani sa dva disulfidna mosta. Na oba kraja C lanca nalaze se po 2 bazne aminokiseline (Lyz i Arg) koje predstavljaju mesto prepoznavanja signala koji dovodi do pretvaranja proinsulina u insulin. Proinsulin, kao i drugi hormoni peptidne strukture nastaje iz preproinsulina koji na N-završetku ima višak od 23 aminokiseline. Ovaj produkat nastaje u granuliranom endoplazmatičnom retikulumu i migrira u granule Goldži kompleksa. U toku migracije gubi pomenuti nascentni protein i pretvara se u proinsulin. Još dok je nascentni protein vezan ili posle njegovog odvajanja formiraju se disulfidne veze i protein se ugrađuje u granule. Pretvaranje proinsulina u insulin javlja se u Goldži komplesu i beta granulama. Neophodni enzimi za ovaj proces su proteaze a zatim karboksipeptidaze koje imaju zadatak da uklone aminokiseline koje ograničavaju C-lanac.
  • 117.
    117 Primarna struktura insulinaje evolutivno dobro očuvana. Insulin izolovan iz pankreasa svinjčeta, kita i psa je struktuno identičan. Onaj, pak, poreklom od ovce, konja i govečeta razlikuje se. Interesantno je da je iz pankreasa pacova izolovano dve vrste insulina koji se međusobno razlikuju samo u lizinu i metioninu, iz sastava α lanca. Kod riba je konstatovano prisustvo više različitih molekula insulina koji se unekoliko međusobno razlikuju kako u α tako i u β lancu. Međutim, pored izvesne razlike u strukturi molekula, insulin poreklom iz pankreasa različitih životinja pokazuje istu fiziološku aktivnost. Sinteza i sekrecija insulina stimulisana je glukozom koja podstiče B ćelije da preuzimaju jone kalcijuma, koji dalje aktiviraju kontraktilne mehanizme i mikrotubule koji sprovode granule sa proinsulinom do membrane ćelije gde se procesom egzocitoze oslobađaju. Oslobađanje insulina, kao odgovor na rast koncentracije glukoze u cirkulaciji, je dvofazan. Prvo se oslobađa ona količina insulina koja je pakovana u granulama i ova faza traje manje od minuta, a potom se oslobađa još insulina iz granula ali i novosintetisani hormon. I mnoge druge materije, osim glukoze, mogu da stimulišu oslobađanje insulina, drugi ugljeni hidrati, masne kiseline, ketoni, neki gastrointestinalni hormoni ali je fiziološki značaj ovakvog oslobađanja neznatan. Oslobađanje insulina takođe može biti stimulisano aktivnošću nervnog sistema i neurotransmitera. Pokazano je da acetilholin može da stimuliše oslobađanje insulina, a adrenalin kada deluje preko beta receptora, stimuliše njegovo oslobađanje a kada deluje preko alfa receptora inhibira sekreciju insulina iz beta ćelija pankreasa. Mehanizam delovanja insulina
  • 118.
    118 Postoje jasni dokazida insulin reaguje sa receptorima na spoljašnjoj membrani velikog broja ćelija. Najveća koncentracija ovih receptora je prisutna u jetri, mišićima, masnom tkivu i limfocitima, što je u saglasnosti sa fiziološkim efektom koji ovaj hormon ima u tim tkivima. Izgleda da je insulinski receptor kod većine organizama slične strukture, sagrađen od 4 subjedinice međusobno kovalentno povezane disulfidnim vezama u receptorni kompleks m.t. 350 kDa. Dve subjedinice označene su kao alfa, a dve kao beta. Alfa subjedinice nalaze se ekstracelularno a beta delom prolaze kroz membranu a delom se nalaze intracelularno. Kada se insulin veže za receptorska mesta alfa subjedinice, signal se, na određeni način, prenosi na beta subjedinicu koja se najpre autofosforiliše a potom aktivira sopstvenu tirozin kinazu posle čega dolazi do niza kaskadnih procesa - unutarćelijskih fosforilacija i defosforilacija, čime se ostvaruje fiziološki efekat hormona. Veza između insulinskog receptora i kaskade procesa fosforilacije je najverovatnije specifični protein IRS-1 (insulinski receptorski substrat). Autofosforilacija insulinskog receptora odvija se posredstvom reakcija koje zavise od prisustva magnezijumovih jona i ATP-a. One obezbeđuju transport glukoze u ćeliju procesom olakšane difuzije posredstvom glukoznih transportera. Glukozni transporteri se razlikuju od ćelije do ćelije po strukturi i jonskoj zavisnosti. Za kompleks insulin-receptor je karakteristično da se, posle prenosa signala putem aktivacije samog receptora i unutarćelijskih substrata, »uvlači« u ćeliju procesom endocitoze. Ovaj proces naziva se internalizacija receptorskog kompleksa. U ćeliji se hormon odvaja od receptora i razgrađuje, a receptor se reciklira i najvećim delom ponovo ugrađuje u membranu. Smatra se da se na ovaj način održava koncentracija receptora na
  • 119.
    119 površini ćelije ireguliše dejstvo hormona, odnosno obezbeđuje »down« regulacija receptora. Ključni faktor koji održava nivo glikemije je sposobnost alfa i beta ćelija pankreasa da detektuju glukozu u krvi i u zavisnosti od toga da li je ona smanjena ili povećana izlučuju glukagon ili insulin. Ovi mehanizmi ne mogu da funkcionišu bez prisustva specifičnog membranskog glut 2 proteina koji obezbeđuje transport glukoze. Sve ćelije poseduju bar jednu transportersku izoformu čija funkcija može biti regulisana različitim faktorima kakvi su na primer nutritivni faktori. Fiziološki najvažniji aspekt transporta glukoze odigrava se u mišićnim ćelijama i ćelijama masnog tkiva, koji intenzivira ulazak glukoze u ćelije za 20 do 40 puta bez neophodne sinteze proteina u toku 10 do 20 minuta. Prva saznanja o delovanju insulina su pokazala da on: 1. povećava promet glukoze; 2. smanjuje koncentraciju glukoze u krvi; 3. povećava rezerve glikogena u tkivima. Danas je poznato da insulin pre svega povećava transport glukoze kroz membrane ćelija u većini tkiva, a naročito u poprečno prugastim mišićima, masnom tkivu i nekim glatkim mišićima (uterus). Kada se koncentracija glukoze u ćelijama poveća i dostigne nivo iznad onog u vanćelijskoj tečnosti, prenošenje glukoze prestaje. Međutim, u ćelijama se vrši fosforilacija glukoze i ne ostaje gotovo ništa slobodne glukoze, što omogućava prenošenje novih količina u ćelije. Ulazak glukoze u ćelije jetre pod uticajem insulina odvija se posredstvom Glut 2 transportera. U hepatocitima se se glukoza fosforiliše pod uticajem glukokinaza u glukozo-6-fosfataze a potom može da se uključi u put formiranja glikogena (glikogeneza) ili se može transformisati putem glikolize u piruvinsku kiselinu. Alternativni put
  • 120.
    120 transformacije glukoze kojise dešava u nekim ćelijama (steroidogene ćelije nadbubrežnih žlezda) je direktni oksidativni put u kome nastaju pentoze koje predstavljaju osnovne komponente nukleinskih kiselina i nukleotida. Ovaj biohemijski put takođe omogućava nastanak NADPH2 koji je važan za mnoge reduktivne biosintetičke procese kao što su sinteza masnih kiselina i steroidnih hormona. Oko 90% deponovane glukoze je u mastima. Masne ćelije su zbog toga jedno od glavnih ciljnih tkiva za insulin gde on stimmuliše sintezu enzima lipoproteinske lipaze. U nedostatku insulina u cirkulaciji se nagomilavaju lipoproteini. Insulin takođe deluje suprotno od glukagona koji utiče na nastanak ketonskih tela, acetona, beta-hidroksi- buterne kiseline, koje predstavljaju energetski izvor za funkcionisanje mišića i mozga za vreme produženog gladovanja. Znači u nedostatku insulina ketoni se produkuju iz lipida. Ketonska tela inhibiraju oksidaciju glukoze i masnih kisleina što utiče na to da ćelije koriste ketonska tela kao izvor energije. Na metabolizam belančevina insulin utiče u manjoj meri time što povećava transport belančevina kroz ćelijske membrane mišićnih ćelija, a više deluje indirektno preko metabolizma ugljenih hidrata tako što, povećavajući metabolizam ugljenih hidrata, insulin utiče na racionalno korišćenje proteina. Insulin smanjuje katabolizam proteina u tkivima i na taj način favorizuje rastenje što potpomaže dejstvo hormona rasta. Kod hipofizektomisanih i pankreatektomisanih životinja zaustavlja se rastenje. Pojedinačno primenjen hormon rasta ili insulin samo neznatno popravljaju stanje operisanih životinja, dok tretiranje jednim i drugim hormonom zajedno u potpunosti popravlja stanje i izaziva normalno rastenje eksperimentalnih životinja. Insulin povećava tranport fosfata i kalijuma u ćelije. Smatra se da on favorizuje transport fosfata na taj način što se u
  • 121.
    121 ćelijama stvara većakoličina glukozofosfata, čime se smanjuje koncentracija fosfatnih jona u ćelijama, a to povoljno deluje na transport fosfata u ćelije. Glavno mesto degradacije insulina je jetra a potom bubreg. Inaktivacija insulina vrši se pod dejstvom enzima koji se nazivaju opštim imenom "insulinaze". Oni deluju na disulfidne veze i tako nastaju dva nepovezana lanca amino kiselina koji su fiziološki neaktivni. Glukagon Glukagon je polipeptid, sagrađen od jednog linearnog lanca koji sadrži 29 amino kiselina. Nastaje iz preproglukagona (179 amino kiselina). Deo ovog molekula koji se naziva glukogonu sličan polippetid (GRPP – glucagon-related polypeptide) se magacionira u granulama zajedno sa glukagonom i oslobađa zajedno sa njim. Ovaj hormon se takođe nalazi i u gastrointestinalnom traktu. Postoje podaci o razlikama u sekvenci amino kiselina u lancu glukagona, koji varira od vrste do vrste. Poznato je isto tako da glukagon goveđeg porekla izaziva stvaranje antitela u organizmu zeca. Sekrecija ovog hormona stimulisana je manjenjem koncentracije glukoze i porastom koncentracije amino kiselina u plazmi, a inhibirana kada se glikemija poveća ili poraste koncentracija ketonskih tela i masnih kiselina. Insulin inhibira sekreciju glukagona verovatno parakrinim delovanjem između α i β ćelija. Smatra se da pankreasni somatostatin može da ima ulogu u ovoj regulaciji jer postoje podaci o njegovoj inhibitornoj ulozi na oba pankreasna hormona. U cirkulaciji glukagon se transportuje u slobodnoj formi i ne vezuje za proteine plazme zbog čega mu je poluživot oko 5 minuta. Razgrađuje se u bubrezima i jetri.
  • 122.
    122 Glukagon deluje prvenstvenona hepatocite gde aktivira određene biohemijske procese koji za rezultat imaju povećanje koncentracije glukoze u krvi. Ovaj hormon deluje preko aktivacije adenilat-ciklaze i izaziva produkciju c-AMP-a, znači prethodno mora da se veže za odgovarajući membranski receptor, koji još uvek nije u potpunosti opisan. Glukagon izaziva glikogenolizu u jetri i zbog toga dolazi i do povećanja koncentracije glikoze u krvi. Međutim, glikogenolitičko delovanje glukagona razlikuje se od delovanja adrenalina jer se radi o lokalnom delovanju samo na ćelije jetre, dok adrenalin deluje i na ostala tkiva, a naročito poprečno prugaste mišiće. Glukagon ima i kalorigeno dejstvo ali koje se odvija samo u prisustvu tiroksina i adrenokortikalnih hormona. Glukagon ima pozitivno inotropno dejstvo na srce, pri čemu ne povećava nadražljivost srčanog mišića. Pankreasni hormoni, glukagon i insulin, imaju glavnu ulogu u regulaciji koncentraciji šećera u krvi. Visok nivo glukoze u krvi, kao i visok nivo glukagona i/ili gastrointestinalnog hormona (GIP) koji signaliziraju uzimanje hrane stimulišu beta ćelije Langerhansovih ostrvaca da luče insulin, koji stimuliše preuzimanje šećera iz krvi u najveći broj ćelija u organizmu. U suprotnom, kada se smanjuje koncentracija glukoze u krvi aktivira se sekrecija glukagona iz α ćelija koji deluje, kao što smo videli, na jetru gde aktivirajući glikogenolizu obezbeđuje oslobađanje glukoze u cirkulaciju. Mnoga dejstva hormona rasta su antagonistička onim koje obezbeđuje insulin. Insulin se izlučuje kao odgovor na povećanje koncentracije šećera u krvi odmah nakon obroka, a hormon rasta se izlučuje nekoliko sati posle obroka ili produžene fizičke aktivnosti kao odgovor na insulinom izazvanu hipoglikemiju. Hormon rasta izaziva lipolizu i obezbeđeuje preuzimanje masnih kiselina od strane mišićnih ćelija gde se
  • 123.
    123 koriste kao izvorenergije, a takođe obezbeđuje preuzimanje masnih kiselina od strane hepatocita gde se koriste za sintezu ketonskih tela. Hormon rasta izaziva opšte smanjenje preuzimanja glukoze od strane različitih tkiva sa izuzetkom nervnog sistema što za posledicu ima povećanje glikemije, a ono pak izaziva povećano izlučivanje insulina.
  • 124.
    124 FIZIOLOŠKA ULOGA HORMONANEŽLEZDANOG POREKLA Hormoni gastrointestinalnog trakta Hormone gastrointestinalnog trakta sačinjava grupa hemijski aktivnih materija koja se sintetiše i izlučuje iz ćelija koje ulaze u sastav ovog sistema. Još uvek nisu svi u poptpunosti okarakterisani i opisani, ali se zna da je njihova glavna fiziološka aktivnost da obezbede varenje i kretanje hrane duž gastrointestinalnog trakta. Oni su uglavnom peptidne strukture i četiri od njih spadaju u prave endokrine hormone: holecistokinin, gastrin, gastrointestinalni inhibitorni peptid (GIP) i sekretin koji je ujedno, kao što je već pomenuto prvi hormon koji je uopšte otkriven. Hormoni organa za varenje se sintetišu u specifičnim ćelijama koje su raspoređene duž celog sistema sačinjavajući »difuzni endokrini sistem«. Kao i u slučaju pankreasnih ćelija često se endokrine ćelije organa za varenje označavaju prema hormonu koji sintetišu: G ćelija (sintetišu gastrin), S ćelije (sintetišu sekretin), D ćelije (sintetišu somatostatin), K ćelije (sintetišu GIP) i I ćelije (sintetišu holecistokinin). Ovi hormoni se takođe povremeno svrstavaju, u odnosu na svoju struktruru, na dve grupe, familiju peptida sličnih sekretinu (sekretin, glukagon, VIP, i GIP) i familiju hormona sličnih gastrinu (gastrin i holecistokinin). 1) Gastrin Gastrin se sintetiše u antrumu i dvanaestopalačnom crevu i izlučuje u cirkulaciju u obliku dve forme, G17 (mali hormon) i G34 (veliki hormon). Njegova osnovna uloga je da stimuliše oslobađanje HCl iz parijetalnih ćelija želuca i da reguliše rast gastrične mukoze. Oslobođena HCl pod uticajem gastrina podstiče sekreciju pepsinogena i sekretina. Izlučivanje gastrina je stimulisano uglavnom hranom, odnosno istezanjem
  • 125.
    125 želuca i umanjoj meri peptidima, kafom, alkoholom, dok šećer poreklom iz hrane ne stimuliše izlučivanje gastrina. Takođe ga oslobađa aktivacija autonomnog nervnog sistema i gastrin oslobađajući peptid (GRP). 2) Holecistokinin Holecistokinin je kod ljudi prisutan u obliku oktapeptida mada je pokazano da kod nekih vrsta (svinja) može da bude i znatno veći. Sintetiše se prvenstveno iz ćelija duodenuma, odnosno proksimalnog dela tankog creva. Interesantno je da je holecistokinin nađen i u mozgu, posebno u frontalnom korteksu, hipotalamusu, hipokampusu i amigdalama. Sekrecija holecistokinina je stimulisana određenim amino kiselinama, posebno triptofanom i fenilalaninom, mastima i slobodnim masnim kiselinama. Holecistokinin stimuliše egzocitozu zimogenih granula sa pankreasnim enzimima. Ovaj hormon inhibira uzimanje hrane i smatra se da u slučaju bolesti bulimije (prekomerno uzimanje hrane) pacijenti verovatno pate od manjka izlučivanja ovog hormona. Holecistokinin je ranije nazivan pankreozimin, odnosno smatralo se da su to dva odvojena hormona ali danas se zna da je to jedan isti hormon i naziva se holecistokinin-pankreozimin ili samo holecistokinin. 3) Sekretin Sekretin se kod ljudi izlučuje u najvećoj meri iz S ćelija koje su smeštene unutar izraštaja u crevnoj mukozi tankog creva. Ovaj hormon se izlučuje kao odgovor na povećanu kiselost duodenuma koja nastaje nakon ulaska hrane iz želuca. Njegova glavna uloga je da stimuliše povećano lučenje bikarbonata iz pankreasa a takođe podstiče stimulatorno delovanje holecistokinina na oslobađanje enzima iz pankreasa. 4) Vazointestinalni inhibitorni peptid (VIP)
  • 126.
    126 Vazointestinalni inihibitorni peptid(VIP) je peptid od 28 amino kiselina i njegova struktura je ista kod različitih životinjskih vrsta. Iako se u najvećoj meri izlučuje iz neurona raspoređenih celom dužinom organa za varenje, od ezofagusa do rektuma, VIP nalazimo i u drugim delovima tela. Pokazano je da se aktivnost VIP-a može modifikovati aktivnošću drugih neurona koji izlučuju opioide i druge, morfinu slične peptide. Njegova funkcija je najverovatnije relaksacija organa za varenje jer se pojačano luči upravo kada su ovi organi relaksirani. 5) Gastralni inhibitorni peptid (GIP) Gastralni inhibitorni peptid (GIP) je peptid od 42 amino kiseline koji je u najvećoj koncentraciji prisutan u duodenumu i tankom crevu. Njegovo izlučivanje stimuliše glukoza, amino kiseline i slobodne masne kiseline. Njegova osnovna uloga je da poveća izlučivanje insulina iz pankreasa u uslovima hiperglikemije. Poznato je da je stimulacija izlučivanja insulina mnogo intenzivnija kada se glukoza daje oralno nego intravenski i ovaj fenomen se pripisuje delovanju GIP-a. 6) Gastralni oslobađajući peptid (GRP) Gastralni oslobađajući peptid (GRP) se još naziva bombezin (pošto je prvo izolovan iz kože žabe). Sagrađen je od 27 amino kiselina. Izlučuje se iz antralnih ćelija mukoze creva i utiče na oslobađanje gastrina. U gatrointestinalnom traktu srećemo još grupu peptidnih hormona koji predstavljaju fragmente proglukagona i nazivaju se enteroglukagoni. Najveća koncentracija ovih materija nađena je u tankom i debelom crevu. Ovi peptidi su snažni inhbitori sekrecije hlorovodonične kiseline u želucu. Veliki broj aktivnih materija se
  • 127.
    127 izlučuje duž gastrointestinalnogtrakta koji ovaj organ čini možda najvećim endokrinim organom. Model kontrole sekrecije HCl iz parijetalnih ćelija želuca. U ovoj funkciji postoji interakcija između gastrina, somatostatina i specifičnih enterohromafinih ćelija (ECL) koje luče histamin. Somatostatin ima inhibitornu ulogu na G ćelije, na ECL i parijetalne ćelije. Neurotransmiteri koji se oslobađaju na kraju nerva vagusa su takođe odgovorni za regulaciju ovih ćelija. Amino kiseline u lumenu creva stimulišu oslobađanje gastrina a luminalni protoni (H+) ga inhibiraju. Sekrecija gastrina utiče na ECL da oslobađa histamin a ovaj reguliše funkciju parijetalnih ćelija tako što ih stimuliše da izlučuju HCl. Acinusne ćelije egzokrinog pankreasa poseduju dve klase receptora u smislu produkcije različitih sekundarnih glasnika. Sekretin i VIP povećavaju koncentraciju cAMP-a i na taj način posreduju u stimulaciji oslobađanja pankreasne amilaze. Holecistokinin takođe stimuliše oslobađanje pankreasne amilaze ali posredstvom G2, IP3, DAG, kalcijumovih jona koji se mobilišu iz endogenih depoa. Acinusne ćelije poseduju mehanizme koji amplifikuju signale i rezultat toga može biti potenciranje delovanja holecistokinina od strane sekretina i obrnuto. Dakle proces varenja hrane je veoma složen proces regulisan velikim brojem različitih materija. Do kraja XIX veka se verovalo da je regulacija funkcije digestivnog sistema posredovana isključivo nervnim sistemom. Otkriće sekretina otvorilo je vrata novim saznanjima koji su uključili ulogu hormona, nerava koji izlučuju peptide i i lokalnih ćelija koje sintetišu i oslobađaju različite peptide. Znači u regulaciji procesa varenja uključeni su lokalni regulatorni peptidi, opšta hormonska kontrola posredstvom
  • 128.
    128 krvi, lokalno parakrinodejstvo aktivnih materija i neurotransmitersko/neuromodulatorno delovanje aktivnih materija oslobođenih sa krajeva nerava digestivnog trakta. Kada hrana dospe u usta ptijalin započinje varenje. Hrana u ustima takođe refleksno stimuliše oslobađanje kiseline u želucu. Hrana potom dospeva kroz jednjak u želudac i pod uticajem gastrina se dalje oslobađa HCl. Gastrin takođe, posredstvom H+ , stimuliše oslobađanje pepsinogena iz glavnih ćelija mukoze. Pod uticajem kiseline pepsinogen se aktivira i prelazi u pepsin. Sama kiselina u povećanoj koncentraciji postaje inhibitorna na dalje oslobađanje gastrina. Gastrin i lokalna refleksna stimulacija relaksiraju pilorični sfinkter i omogućavaju lopticama hrane da uđu u prvi segment tankog creva, duodenum. Kiselina je takođe stimulatorna za oslobađanje sekretina iz ćelija duodenalne mukoze. Ovaj hormon putem krvi odlazi do egzokrinog pankreasa gde stimuliše oslobađanje vode i bikarbonata i na taj način se neutrališe kiselost sredine. Masti i proteini u hrani stimulišu oslobađanje holecistokinina iz ćelija u duodenumu i tankom crevu koji takođe putem krvi dospeva do egzokrinog pankreasa gde utiče na oslobađanje pankreasnih enzima, alfa-amilaze, tripsina, himotripsina i pankreasne lipaze. Holecistokinin takođe utiče na kontrakcije žučne kese i omogućava oslobađanje žuči u lumen creva što omogućava razlaganje masti. U procesu razlaganja skroba nastaje glukoza koja stimuliše oslobađanje GIP-a koji dalje stimuliše oslobađanje insulina iz pankreasa. GIP a verovatno i drugi hormoni koji se izlučuju kao odgovor na kiselinu, glukozu, masti i proteine mogu da izazovu povratnu inhibiciju daljeg oslobađanja gastrične kiseline.
  • 129.
    129 Hormoni bubrega 1) Renin Ujukstaglomerularnim ćelijama bubrega, koje su smeštene u aferentnim arteriolama koje snabdevaju krvlju glomerule, sintetiše se hormon renin. Ove ćelije funkcionišu kao bubrežni baroreceptori, osetljivi na promenu volumena i pritiska krvi. Pored toga u bubrezima se nalaze i specifične ćelije koje su osetljive na promenu koncentracije kalcijumovih, natrijumovih i hloridnih jona. I jedne i druge ćelije učestvuju u regulaciji oslobađanja renina iz bubrega. Renin ima molekulsku težinu 40 kDa i oslobađa se na različite stimuluse: 1. promena konecntracije pomenutih jona 2. promena pritiska telesnih tečnosti 3. autonomnom inervacijom jukstaglomerularnih ćelija Fiziološka uloga renina je pretvaranje alfa2-globulina plazme - angiotenzinogena u angiotenzin I. Angiotenzinogen je glikoprotein koji se sintetiše u jetri i dospeva u plazmu gde se pod uticajem renina (hidroliza Leu-Leu veze u moleulu) pretvara najpre u angiotenzin I (dekapeptid) a potom u aktivnu formu angiotenzin II (oktapeptid). Enzim koji pretvara angiotenzin I u II (ACE – angiotenzin converting enzyme) sadrži cink a ima i drugu važnu fiziološku ulogu u inaktiviranju vrlo potentnog vazodilatatora bradikina i zbog toga se takođe naziva i kininaza II.
  • 130.
    130 2) Kalikreini Kalikreini, enzimiplazme, pljuvačke, pankreasa, znijnih žlezda, creva, bubrega, predstavljaju grupu serin proteaza koji deluju na alfa2-globuline plazme poznate kao kininogeni i pretvaraju ih u kinine od kojih je najpoznatiji bradikinin. Bradikinin je substanca koja je poznata kao najjači vazodilatator. Postoje brojni podaci koji ukazuju na zajedničko delovanje kalikrein-kinin sistema, prostaglandina i renin-angiotenzin sistema u regulaciji sistemskog krvnog pritiska i intenziteta cirkulacije u bubrezima. Kalikreini plazme nastaju iz proenzimske forme nazvane prekalikrein koja se pretvara u kalikrein pod uticajem faktora XII iz krvne plazme. Postoje tri klase kalikreina, jedna je velike molekulske mase, nalazi se u plazmi i iz nje nastaje bradikinin, druga male molekulske mase prisutna u tkivima iz koje nastaje kalidin (Lys-bradikinin) i treće metionil Lys bradikinin mokraće. Svi kinini međutim imaju sličnu biološku aktivnost, vrlo su potentni stimulatori krvotoka u bubrezima, izazivaju hipotenziju i stimulišu izlučivanje mokraće i natrijuma. Bradikinin takođe stimuliše sintezu prostaglandina, najverovatnije pretvarajući jednu inaktivnu fosfolipazu u aktivnu formu koja utiče na sintezu arahidonske kiseline koje je neophodna za sintezu prostaglandina. 2) Eritropoetin Ovaj hormon proteinske prirode koji se sintetiše u bubrezima (fibroblastima slične ćelije kore i srži bubrega) snažno utiče na povećanje koncentracije hemoglobina u organizmu na taj način što stimuliše nastanak eritrocita. Ovaj hormon je neophodan za inicijaciju eritropoeze, odnosno diferencijaciju i razvoj stem ćelija i za njihovo pretvaranje u pronormoblast koji se dalje diferencira u retikulocite i konačno u zrele erirtrocite. Znači eritropotein ne utiče direktno na povećanje sinteze globina nego
  • 131.
    131 povećavajući nastanak, odnosnobroj eritrocita povećava i ukupnu koncentraciju hemoglobina u organizmu. Prostaglandini Prostaglandini su supstance koje se sintetišu u velikom broju različitih tkiva. Kao i supstance koje su im po hemijskom sastavu veoma slične, tromboksani i leukotrieni nastaju iz masnih kiselina koje ulaze u sastav membranskih fosfolipida ili triglicerida. Fosfolipidi se pod uticajem PLA i PLC pretvaraju u arahidonsku kiselinu koja je prekursor za prostaglandine. Prostaglandini mogu da se vežu za proteine plazme. Efekat na ćelijama ostvaruju posredstvom specifičnih receptora, kojih izlgeda ima dva tipa, jedan koji kao sekundarni glasnik koristi cAMP i drugi koji koristi cGMP. Osećaj bola je esencijalan za opstanak organizama jer on opominje na opasnost. Mehanizam bola je nedovoljno poznat. Pored uloge nervnog sistema u prenosu stimulusa sa receptora za bol ima podataka o kombinovanoj ulozi prostaglandina, enkefalina i glukokortikoida u ovom mehanizmu. Bol izazvan nekom traumom, iritacijom ili nervnom stimulacijom izaziva oslobađanje masnih kiselina iz membranskih fosfolipida što dovodi do sinteze prostaglandina. Oni se potom oslobađaju iz membrane i vezuju za svoje receptore, a kao posledica nastanka kompleksa hormon-receptor oslobađa se cAMP, koji je neophodan za proizvodnju bola ili oslobađanje substance P. Nastanak bola aktivira stresnu reakciju sistema hipotalamus (CRH), hipofiza (ACTH) i kora nadbubrega (glukokortikoididi). Uz ACTH oslobađa se i beta-lipotropin od koga nastaju enkefalini koji se dalje vezuju za membranske receptore i time izazivaju inhibiciju nastanka prostaglandina i suprimiraju ceo proces nastanka bola. Glukokortikoidi verovatno produkuju i jedan polipeptid koji inihibira fosfolipazu A a time i nastanak prostaglandina.
  • 132.
    132 Prostaglandini i tromboksaniimaju suprotan efekat na trombocite, prvi inhibiraju njihovu agregaciju a drugi je stimulišu. Stimulacija agregacije trombocita, nastala prskanjem zida krvnih sudova i oslobađanjem kolagena, izaziva oslobađanje arahidonske kiseline iz membrane trombocita što dovodi do nastanka tromboksana. Oni pak dalje utiču na oslobađanje kalcijuma iz unutarćelijskih depoa, a povećanje koncentracije kalcijuma inhibira formiranje cAMP-a, koji nastaje pod uticajem prostaglandina poreklom iz zida krvnih sudova. Povećana koncentracija jona kalcijuma takođe stimuliše oslobađanje ADP-a i serotonina iz specifičnih granula koji omogućavaju agregaciju trombocita utičući da njihova površina postane lepljiva. U normalnim uslovima kada ne postoji stimulus za oslobađanje tromboksana u trombocitama, cirkulišući prostaglandini konstantno produkuju cAMP u njima koji inhibira nastanak jona kalcijuma i aktivnost fosfolipaze A. Hormoni pinealne žlezde Postoje podaci da pinealna žlezda (epifiza) ima ulogu u kontroli reproduktivne funkcije kod određeneh sisarskih vrsta. Pored toga klinička ispitivanja potvrđuju da deca sa poremećajima u razvoju pinealne žlezde zaostaju u seksualnom razvoju. Međutim, mehanizmi putem kojih pinealna žlezda učestvuje u ovim procesima je nedovoljno poznata, mada uglavnom vlada mišljenje da ona verovatno produkuje neki hormon koji ima antigonadotropnu funkciju. Brojni eksperimentalni rezultati potvrđuju da je melatonin, hormon koji se sintetiše u ovoj žlezdi pinealni antigonadotropin.
  • 133.
    133 Koncentracija cirkulišućeg melatoninase značajno povećava u toku noći kod vertebrata i predstavlja »hormonski signal noći« funkcionišući kao koordinator dnevno- noćnih funkcija. Humana pinealna žlezda nastaje evaginacijom krova diencefalona. Kao i kod mnogih drugih sisarskih vrsta ona se odvaja od krova treće moždane komore i ostaje sa njom u vezi samo preko tanke drške. Pinealna žlezda je inervisana postganglijskim nervnim vlaknima koji potiču iz supracervikalne ganglije, te s toga predstavlja efektorni organ sutonomnog nervnog sistema. Pinealne parenhimatične ćelije – pinealocite mogu biti svetle i tamne. Tamne sadrže granule i glikogen čija funkcija nije još objašnjena. Pinealocite dosta liče na senzorne ćelije retine oka. U pinealocitama se sintetiše aktivna materija melatonin (N-acetil-5- metoksitriptamin) koji kod nekih sisara utiče na pojačanu pigmentaciju, a kod ljudi nema taj efekat. Kao što je napomenuto ova materija ima antigonadnu funkciju. Melatonin se sintetiše kao odgovor na stimulaciju noradrenalinom koji se oslobađa na krajevima postganglijskih nervnih vlakana koja dolaze iz supracervikalne ganglije. Ova vlakna se aktiviraju u odsustvu svetlosti, a informacija se registruje retinom oka. Pinealna žlezda je organ koji pretvara svetlosni signal u hemijski glasnik. Najveća koncentracija cirkulišućeg melatonina je u sredini noći a najmanja u sredini dana. Melatonin utiče na mozak, hipofizu i gonadnu funkciju. Pinealektomija povećava motornu i EEG aktivnost, dok egzogeno dodavanje melatonina smanjuje motornu aktivnost, stimuliše san sa laganom EEG aktivnošću. Melatonin povećava sekreciju GABA-e i serotonina u mozgu i inhibira sintezu i oslobađanje GnRH iz hipotalamusa.