Funkcje regulacyjne hormonu antydiuretycznego i aldosteronu.

Organizm ludzki można porównać do skomplikowanej maszyny zbudowanej z miliardów małych elementów-komórek, które jedynie we właściwych powiązaniach, tworząc integralną, skoordynowanie działającą całość, prawidłowo pracują. Miliardy komórek tworzących różne struktury organizmu jako całości muszą ze sobą współgrać. Niezbędny jest więc jeden lub kilka systemów kontrolnych oraz właściwa łączność między komórkami. Mechanizmy kontroli i integracji koordynują czynności poszczególnych elementów.

Integracja komórek, tkanek i organów jest to pewne zespolenie, osiągnięcie jedności działania przy jednoczesnym zachowaniu pełnej różnorodności jednostek tworzących całość, jaką jest organizm. Integracja nie polega na zwykłym sumowaniu działania poszczególnych elementów. Jest to kompleks licznych procesów przebiegających na różnych poziomach organizacji strukturalnej, począwszy od poziomu molekularnego, w wyniku których powstaje całość o nowej jakości, posiadająca nowe cechy strukturalne i funkcjonalne. Przebieg procesów składających się na pełną integracje organizmu zależy przede wszystkim od układu nerwowego i hormonalnego.

Układ hormonalny (inaczej dokrewny) złożony jest z 10 wyspecjalizowanych gruczołów dokrewnych (inaczej bezprzewodowych) znajdujących się w różnych częściach ciała. Nazwa "dokrewne" ma związek ze sposobem, w jaki wydzielają one hormony. Gruczoły te nie mają specjalnych przewodów wydzielniczych, produkowane przez siebie substancje zwane hormonami, wydzielają bezpośrednio do krwi.

HORMONY I GRUCZOŁY DOKREWNE

Pod pojęciem hormonu rozumie się czynnik biochemiczny produkowany w organizmie, regulujący procesy biologiczne całego organizmu. Do nauki wprowadził je w 1855 fizjolog Claud Bernard roku.

Hormony są to związki organiczne wydzielane przez gruczoły dokrewne i przenoszone przez krew do różnych części ciała, gdzie wywierają wpływ na ich działanie. Zadaniem hormonów jest koordynowanie i regulacja czynności narządów wewnętrznych oraz utrzymanie homeostazy organizmu. W zadaniach tych stale współdziałają z układem nerwowym, jednak układ hormonalny działa o wiele wolniej i bardziej długotrwale niż układ nerwowy.

Ujemne sprzężenie zwrotnejest to mechanizm, który kontroluje ilość, wydzielanych w organizmie ludzkim przez większość gruczołów dokrewnych w sposób ciągły, hormonów, których w sumie jest około pięćdziesięciu. Należy jednak zaznaczyć, że są one wydzielane w znikomych ilościach, jednak ich obecność wpływa w ogromnym stopniu na funkcjonowanie całego organizmu. Mechanizm ich wydzielania jest regulowany na zasadzie ujemnego sprzężenia zwrotnego. Dany gruczoł wydziela hormon, który wpływa na określony organ. Informacja o ilości hormonu oraz o efektach jego działania dociera zwrotnie do gruczołu produkującego hormon. Dzięki temu gruczoł może właściwie odpowiedzieć na sytuację zaistniałą w organizmie i dostosować wydzielanie hormonu do zaistniałych potrzeb. Jeżeli informacja zwrotna mówi o obniżeniu ilości hormonu w organizmie, gruczoł dokrewny zwiększa jego syntezę. Jeżeli informacja zwrotna informuje o wysokim stężeniu danego hormonu w organizmie, następuje zwiększenie jego wydzielania z gruczołu dokrewnego.

Wszelkie uszkodzenia gruczołów dokrewnych zaburzają gospodarkę hormonalną całego organizmu. Wyróżnia się dwa podstawowe typy patologii gruczołów dokrewnych: nadczynność i niedoczynność. Przy niedoczynności gruczołu dochodzi do wydzielania niedostatecznej ilości hormonu i pozbawienie tkanek docelowych wystarczającej stymulacji. Przy nadczynności wydzielana jest nadmierna ilość hormonu i zbyt silnie stymulowane są komórki docelowe organizmu.

PODZIAŁ HORMONÓW

Hormony ze względu na budowę chemiczną dzieli się na:

a)- pochodne fenolu- adrenalina czy tyroksyna,

b)- hormony białkowe- hormony przysadki, insulina,

c)- hormony steroidowe- hormony kory nadnerczy i hormony płciowe.

Współczesna nauka pozwoliła na dogłębne zanalizowanie chemicznej budowy i właściwości funkcjonalnych większości hormonów. Badaniami nad hormonami zajmuje się endokrynologia. Powszechnie dokonuje się już sztucznej syntezy wielu hormonów. Terapie hormonalne mają częste zastosowanie jednak zawsze należy pamiętać o zachowaniu szczególnej ostrożności przy doborze poszczególnych preparatów hormonalnych.

NARZĄDY ODPOWIEDZIALNE ZA GOSPODARKĘ HORMONALNĄ ORGANIZMU

I. Przysadka mózgowa

Przysadka mózgowa jest to narząd wydzielania wewnętrznego, nieparzysty, kształtu owalnego, leżący u podstawy mózgu, w zagłębieniu siodełka tureckiego. Jest to niewielki narząd, ważący około 0,5 grama, o średnicy około 1 centymetra, zbudowany z łata przedniego i tylnego. Płat przedni jest silnie unaczyniony a w jego obrębie produkowane jest co najmniej sześć hormonów.

Cechą charakterystyczną budowy przysadki jest duże zróżnicowanie strukturalne pomiędzy poszczególnymi częściami gruczołu. Przedni płat przysadki zbudowany jest ze znacznie zróżnicowanych komórek. Tylny płat przysadki jest z kolei powiązany funkcjonalnie z jądrami podwzgórza. Część nerwowa oraz część gruczołowa przysadki oraz podwzgórze są ze sobą powiązane przez żylny układ wrotny. Przysadka jest ukrwiona przez dwie pary tętnic przysadkowych górnych oraz jedną parę tętnic przysadkowych dolnych. Tętnice przysadkowe dolne prawa i lewa zaopatrują płat tylny i boczne części płata przedniego, z kolei tętnice przysadkowe górne (para przednia i para tylna), doprowadzają krew do części guzowej płata przedniego. Tętnice przysadkowe górne rozgałęziają się w części guzowej pata przedniego tworząc splot płaszczowy, który okala szypułkę przysadki.

Płat tylny, nazywany inaczej przysadką nerwową (neurohypophysis) składa się z komórek tkanki glejowej (pituicytów) oraz z bezrdzennych włókien nerwowych. Włókna te przenikają do płata tylnego przysadki z podwzgórza jako pęczek i droga nadwzrokowo-przysadkowa (fasciculus et tractus supraopticohypophysialis).

W przysadce mózgowej wyróżnia się dwa systemy neurosekrecyjne: system guzowo-lejkowy oraz system podwzgórzowo- przysadkowy. Oba systemy wydzielają hormony.

System guzowo-lejkowy wytwarza hormony pobudzające albo hamujące wydzielanie niektórych hormonów tropowych części gruczołowej przysadki:

1. Hormony pobudzające podwzgórze:

- Foliberyna (LH-RF) - pobudza uwalnianie gonadotropiny A (FSH), która stymuluje dojrzewanie komórek jajowych oraz proces spermatogenezy.

- Tyroliberyna (TRH) - uwalnia hormon tyrotropowy (TSH), który stymuluje funkcjonowanie tarczycy.

2. Hormony hamujące podwzgórze: prolaktostatyna (PIH) - hamuje wydzielanie hormonu luteotropowego (LTH).

3. Hormony tylnego płata przysadki - hormony efektorowe (działają bezpośrednio na narząd efektorowy), produkowane w jądrach podwzgórza. Stamtąd przekazywane są do tylnego płata przysadki. Należą do nich:

- Oksytocyna (OT) - wpływa bezpośrednio na skurcz mięśni gładkich macicy,

- Wazopresyna - antydiuretyna (ADH) - reguluje zagęszczanie moczu, pobudza wzrost ciśnienia osmotycznego osocza krwi i płynu mózgowo- rdzeniowego.

Jak wspomniano już w powyższym tekście, w obrębie tylnego płata przysadki wydzielane są dwa hormony o istotnym znaczeniu dla funkcjonowania organizmu - hormon antydiuretyczny i oksytocyna. Oba hormony mają w swej strukturze pierścień, który powstaje dzięki wiązaniom między atomami siarki dwóch cystern. Oba są też peptydami aminokwasowymi o łańcuchu złożonym z dziewięciu aminokwasów.

Hormon antydiuretycznywydzielany jest bezpośrednio do krwi z tylnego płata przysadki mózgowej. Wraz z syntezą tego hormonu zachodzi synteza specyficznych białek wiążących - neurofizyków.

Istnieją 2 typy swoistych receptorów błonowych: V1 i V2.

- ReceptoryV1 - przekazują sygnały dzięki fosfatydyloinozytolowi i jonom wapnia, są odpowiedzialne za naczynioruchowe działanie hormonu antydiuretycznego,

- Receptory V2 - zlokalizowane są przede wszystkim w nerkach. Zwiększają ilość cAMP wewnątrz komórek.

Zadania hormonu antydiuretycznego:

1. Reguluje on wydalanie wody przez nerki - reguluje przepuszczalność dla wody komórek nabłonkowych kanalików i przewodów zbiorczych w nerkach. Umiejętność zagęszczania moczu jest istotnym przystosowaniem do życia w środowisku lądowym, gdzie oszczędna gospodarka wodna zwiększa szanse na przeżycie. Hormon antydiuretyczny jest istotnym elementem regulacji tej gospodarki. Hormon antydiuretyczny zwiększa liczbę wąskich kanałów wodnych w błonie komórkowej komórek nabłonkowych. Woda dyfunduje ze światła przewodów do miąższu nerki a osmolarność moczu się zwiększa.

Przy niedoborze hormonu antydiuretycznego duża ilość wody wydalana jest z moczem, który charakteryzuje się wówczas niską osmolarnością. U zdrowych ludzi w czasie wzmożonego wydzielania hormonu antydiuretycznego osmolarność moczu może około czterokrotnie przekraczać osmolarność osocza.

2. Hormon antydiuretyczny wpływa na układ naczyniowy. Jest on odpowiedzialny za skurcze obwodowych tętniczek wywierając w ten sposób działanie hipertensyjne, które jest kompensowane przez sam hormon antydiuretyczny Pod wpływem hormonu antydiuretycznego dochodzi do zwolnienia akcji serca oraz do zmniejsza aktywności układu współczulnego.

Wydzielanie hormonu antydiuretycznego

Wydzielanie hormonu antydiuretycznego jest regulowane przez osmolarność, podobnie jak i regulacja odczuwania pragnienia. Już przy 1% wzroście osmolarności dochodzi do wystąpienia uczucia pragnienia i wzrostu wydzielania hormonu antydiuretycznego.

Drugim bodźcem, który stymuluje wydzielanie hormonu antydiuretycznego i wywołuje pragnienie jest zmniejszenie objętości płynu zewnątrzkomórkowego. Nieznaczne jej zmniejszenie nie prowadzi do wzrostu wydzielania hormonu antydiuretycznego, jednak już podczas utraty 10% objętości krążącej krwi wyraźnie wzrasta ilość uwalnianego hormonu antydiuretycznego (jego stężenie może być wyższe niż 100 pg/Ml). Tak wysokie stężenie jest ważne dla utrzymania prawidłowego ciśnienia krwi, należy przecież pamiętać o naczynioskurczowym działaniu hormonu antydiuretycznego.

Informacja o zaistniałej w organizmie hipowolemii (przewodnieniu) jest przekazywana do podwzgórza dwiema drogami:

1. poprzez baroreceptory niskociśnieniowe - zlokalizowane w przedsionkach serca i krążeniu płucnym oraz baroreceptory wysokociśnieniowe - zlokalizowane w tętnicach.

2. poprzez drogę pośrednią - obejmuje ona układ renina - angiotensyna. Przy hipowolemii układ ten się aktywuje. Wzrosta też stężenie angiotensyny 2 - czynnika wyzwalającego pragnienie, który pobudza wydzielanie hormonu antydiuretycznego.

Jeżeli w organizmie wytwarza się zbyt mało hormonu antydiuretycznego, prowadzi to do powstania moczówki prostej (diabetes inipidus) - choroby polegającej na upośledzeniu zwrotnego wchłaniania wody a przez to zagęszczania moczu. Chory wydala zwiększoną ilość moczu, co nosi nazwę wielomoczu. Może nastąpić sytuacja, w której chory wydala nawet kilkanaście litrów moczu dziennie. Przy wielomoczu mocz jest cieczą bezbarwną , bezzapachową a jego gęstość jest niższa niż 1,003. Chory jest zagrożony całkowitym odwodnieniem, odczuwa ciągle silne pragnienie. W skrajnych wypadkach chory może cały czas pić płyny a nawet posunąć się do wypicia własnego moczu, jeżeli nie ma dostępu do innych płynów. Gdyby choremu nie pozwolono na gaszenie ogromnego pragnienia, pojawiłyby się u niego objawy hiperwolemii, odwodnienie doprowadziłoby do drgawek a nawet utraty przytomności.

II.Gruczoł nadnerczy

Gruczoł nadnerczy ma postać parzystego narządu, który leży w pobliżu górnych koniuszków nerek. W sumie osiąga on wagę do 10 gramów, z czego do 90% to kora nadnerczy a pozostałą część stanowi rdzeń.

Tkanka korowa nadnerczy jest silnie unaczyniona. Kora nadnerczy dorosłej osoby zbudowana jest z trzech warstw, które są wyraźnie zróżnicowane pod względem budowy histologicznej.

Pierwszą, najcieńszą warstwą jest tak zwana warstwa kłębkowa (zona glomerulosa), która znajduje się od razu pod torebką. Środkowa warstwa jest grubsza, nazywa się ona warstwą pasmowatą (zona fasciculata). Trzecią, najgłębiej położoną warstwą jest tak zwana warstwa siatkowata (zona reticularis).

W korze nadnerczy syntetyzowane są hormony steroidowe. Wszystkie są syntetyzowane z cholesterolu. Cholesterol będący bazą do ich tworzenia może pochodzić z trzech różnych źródeł. Albo jest uwolniony z wewnątrzkomórkowych zapasów albo syntetyzowany de novo albo pochodzi z puli tego cholesterolu, który krąży we krwi. Przez wzgląd na dominację typu ich aktywności, dzieli się je na trzy grupy. Do grupy glikokortykosteroidów należy między innymi kortyzol. W grupie mineralokortykosteroidów znajduje się aldosteron. Trzecia grupę stanowią androgeny. Do androgenów należy androstendion.

Wszystkie hormony produkowane przez korę nadnerczy są hormonami steroidowymi. Oznacza to, że rdzeniem w ich budowie jest związek cyklopentanofenantrenu, będący związkiem czteropierścieniowym. Najważniejszymi ze wszystkich związków tej grupy, a jest ich w sumie około trzydziestu, są aldosteron, kortyzol oraz kortykosteron.

ALDOSTERON

Aldosteron jest jednym z głównych hormonów produkowanych w korze nadnerczy, należącym do grupy mineralokortysteroidów. Jest on potrzebny do utrzymania równowagi jonowej w organizmie co z kolei pozwala na utrzymanie równowagi w płynach ustrojowych. Przy uwolnieniu w organizmie aldosteronu uruchomione zostaje zwiększone wchłanianie jonów sodu w kanalikach nerek. Jednocześnie wraz z moczem wydalane są większe ilości potasu.

Jony sodu to jony występujące w największej ilości w przestrzeniach międzykomórkowych. Z całej puli kationów pozakomórkowych jony sodu stanowią ich 90%.

Podstawowym zadaniem aldosteronu jest regulacja resorpcji jonów sodu. Aldosteron stymuluje kanaliki kręte 2 rzędu oraz kanaliki zwrotne, zwiększając w nich intensywność wchłaniania sodu. Sygnałem do wytworzenia większej ilości tego hormonu może być spadek ciśnienia krwi. Przy spadku ciśnienia krwi w komórkach aparatu przykłębuszkowego zostaje wytworzony i wydzielony poza komórki enzym - renina, która aktywuje szlak renino-angiotensynowy. Ten kompleks stanowi niewielka ilość komórek, które znajdują się w miejscu kontaktu kanalików krętych 2 rzędu z tętniczkami doprowadzającymi. Renina jest katalizatorem przemiany jednego z białek osocza w angiotensynę a ta jest odpowiedzialna za stymulowanie wydzielania aldosteronu. Jeżeli w organizmie wytwarzana jest zbyt mała ilość aldosteronu, następuje zwiększenie wydalania wraz z moczem wody, jonów sodowych oraz chlorkowych. Towarzyszy temu wzrost ilości jonów potasu we krwi przy jednoczesnym zmniejszeniu się ich zawartości w płynach tkankowych i w komórkach organizmu. Jednocześnie gwałtownie spada stężenie jonów chlorkowych i sodowych w krwi. Tracone są węglowodany. Prowadzi to do obniżenia się pH krwi, powstaje tak zwana kwasica. Wszystkie te objawy składają się na tak zwaną chorobę Addisona, która nieleczona doprowadza do śmierci chorego. Najczęstszą przyczyną choroby Addisona jest powolne, systematyczne wyniszczenie kory nadnerczy. Wcześniej wyniszczenie to było najczęściej skutkiem gruźlicy, obecnie najczęstszą przyczyną są zaburzone procesy immunologiczne prowadzące do wyniszczenia tkanki nadnerczy. Hamuje to jej czynność hormonalną. Zahamowane są procesy tworzenia i wydzielania przez nią tak glukokortykoidów jak i androgenów oraz mineralokortykoidów. Brak tych hormonów nie pozwala hamować wydzielania przez przysadkę ACTH oraz hormonu melanoforowego. Hormony przysadki wydzielane w nadmiarze powodują zwiększenie tworzenia melaniny- ciemnego barwnika skóry. Skóra chorych nabiera więc brunatnego koloru, zwłaszcza we wszystkich miejscach, które są narażone na wszelkie uciski, w okolicach narządów rodnych, pod pachami i na liniach dłoni. Również na błonach śluzówki jamy ustnej tworzą się u chorych ciemne plamy.

Zaburzenia w produkcji aldosteronu powodują również inny zespół chorobowy - zespół Conna. Zespół Conna jest najczęściej wywoływany przez gruczolaka kory nadnerczy, który produkuje wyłącznie aldosteron. Wraz z moczem wydalana jest zbyt duża ilość potasu. Obniża się stężenie jonów potasu w surowicy krwi. W organizmie zatrzymywane są zbyt duże ilości sodu. Towarzyszy temu silne pragnienie, zwiększenie ciśnienia tętniczego, osłabienie siły wszystkich mięśni oraz obrzęki wywołane zatrzymywaniem wody w organizmie.

Intensywność wydzielania aldosteronu w organizmie ocenia się na dwa sposoby. Najczęściej stosuje się metodę pomiaru wydzielania aldosteronu wraz z moczem, w czasie jednej doby. Prawidłowym wynikiem takich pomiarów u dorosłego człowieka jest wydalenie od 13 do 55 milimoli aldosteronu w ciągu doby.

Bibliografia

1. E. P. Salomon, L. R. Berg, D.W. Martin, C.A. Villee, 2000. "Biologia" , Multico, Warszawa .