Endokrini sustav usklađuje funkcioniranje različitih organa putem hormona koje u krvotok otpuštaju specifične vrste stanica u žlijezdama s unutarnjim lučenjem, odnosno bez izvodnih kanala. Nakon što dospiju u cirkulaciju, hormoni utječu na funkciju ciljnih tkiva, koja mogu biti druga žlijezda s unutarnjim lučenjem ili ciljni organ. Neki hormoni djeluju na stanice istog organa iz kojeg se oslobađaju (parakrini učinak), a neki čak i na istu vrstu stanica (autokrini učinak).
Hormoni mogu biti:
-
Peptidi, odnosno jedna ili više aminokiselina povezanih kemijskim vezama, različitih veličina
-
Steroidi, odnosno derivati kolesterola
-
Derivati aminokiselina
Hormoni se selektivno vežu za receptore koji se nalaze unutar ili na površini ciljnih stanica. Unutarstanični receptori interagiraju s hormonima koji reguliraju funkciju gena, npr. kortikosteroidi, vitamin D i hormoni štitnjače. Receptori na površini stanice vežu hormone koji reguliraju enzimsku aktivnost ili djeluju na ionske kanale, npr. hormon rasta i hormon koji oslobađa tireotropin (TRH).
Poremećaji endokrinog sustava nastaju kod disregulacije endokrinih žlijezda i/ili njihovih ciljnih organa.
Hipofiza i njezini ciljni organi
Ženski endokrini sustav
Muški endokrini sustav
Hipotalamo-hipofizni odnosi
Hormoni hipofize u različitom opsegu nadziru djelatnosti perifernih endokrinih žlijezda. Neke funkcije, npr. lučenje inzulina iz gušterače, koje je primarno regulirano razinom glukoze u krvi, kontrolirane su u minimalnoj mjeri ili su neovisne o kontroli hipofize, npr. lučenje paratireoidnog hormona iz paratireoidnih žlijezda, koje je primarno odgovor na razinu kalcija u krvi. Mnoge druge funkcije, poput lučenja hormona štitnjače ili spolnih hormona, kontrolirane su u velikoj mjeri. Lučenje hipofiznih hormona pod nadzorom je hipotalamusa.
Interakcija između hipotalamusa i hipofize, takozvana hipotalamo-hipofizna os, sustav je negativne povratne sprege. Hipotalamus prima podražaje iz gotovo svih drugih područja centralnog živčanog sustava i pretvara ih u poruke za hipofizu. Kao odgovor, hipofiza oslobađa različite hormone koji stimuliraju određene endokrine žlijezde u tijelu. Hipotalamus registrira promjene u razinama cirkulirajućih hormona koje su te žlijezde izlučile, na osnovi čega povećava ili smanjuje stimulaciju hipofize kako bi održao homeostatsku ravnotežu.
Hipotalamus modulira aktivnost prednjeg i stražnjeg režnja hipofize na različite načine. Neurohormoni koji se sintetiziraju u hipotalamusu dospijevaju do prednjeg režnja hipofize (adenohipofize) putem specijaliziranog portalnog vaskularnog sustava te reguliraju sintezu i oslobađanje 6 glavnih peptidnih hormona prednje hipofize (vidi sliku Hipofiza i njezini ciljni hormoni). Ti hormoni adenohipofize reguliraju periferne endokrine žlijezde (štitnjaču, nadbubrežne i gonadne žlijezde), kao i rast i laktaciju. Između hipotalamusa i adenohipofize ne postoji izravna živčana veza.
Nasuprot tome, stražnji režanj hipofize (neurohipofiza) sadrži aksone koji potječu od tijela neurona smještenih u hipotalamusu. Ti aksoni služe kao skladišna mjesta za 2 peptidna hormona, vazopresin (antidiuretski hormon) i oksitocin, koji se sintetiziraju u hipotalamusu; ti hormoni djeluju u perifernim tkivima regulirajući ravnotežu vode, izlučivanje mlijeka i kontrakcije maternice.
Gotovo svi hormoni koje proizvode hipotalamus i hipofiza oslobađaju se u valovima; izmjenjuju se razdoblja otpuštanja hormona i razdoblja neaktivnosti. Neki hormoni, npr. adrenokortikotropni hormon (ACTH), hormon rasta i prolaktin, pokazuju jasne dnevne ritmove otpuštanja (cirkadijane ritmove), dok kod drugih, npr. luteinizirajućeg hormona i folikulostimulirajućeg hormona tijekom menstrualnog ciklusa, postoje mjesečne promjene na koje se nadograđuju cirkadijani ritmovi.
Neurohormoni hipotalamusa
|
Neurohormon
|
Hormoni adenohipofize pod utjecajem
|
Učinak
|
|---|
|
* U fiziološkim uvjetima i kada se daje izvana u intermitentnim pulsevima. Kontinuirana infuzija inhibira otpuštanje LH i FSH.
|
|
ACTH = adrenokortikotropni hormon (kortikotropin); FSH = folikulostimulirajući hormon; HR = hormon rasta; LH = luteinizirajući hormon; TSH = tireotropin
|
|
Hormon koji oslobađa kortikotropin (CRH)
|
ACTH
|
Stimulira
|
|
Dopamin
|
Prolaktin
LH
FSH
TSH
|
Inhibira
Inhibira
Inhibira
Inhibira
|
|
Hormon koji oslobađa gonadotropine (GnRH)
|
LH
FSH
|
Stimulira
Stimulira
|
|
Hormon koji oslobađa hormon rasta (GHRH)
|
GH
|
Stimulira
|
|
Hormon koji oslobađa prolaktin
|
Prolaktin
|
Stimulira
|
|
Somatostatin
|
GH
TSH
|
Inhibira
Inhibira
|
|
Hormon koji oslobađa tireotropin (TRH)
|
TSH
Prolaktin (PRL)
|
Stimulira
Stimulira
|
Hipotalamički nadzor
Do sada je identificirano 7 fiziološki važnih hipotalamičkih neurohormona (vidi tablicu Hipotalamički neurohormoni). Osim dopamina, koji je biogeni amin, svi su mali peptidi. Nekoliko ih se stvara i u hipotalamusu i na periferiji gdje djeluju kao lokalni parakrini sustavi, osobito u probavnom traktu. Jedan od njih je vazoaktivni intestinalni peptid koji potiče i lučenje prolaktina.
Neurohormoni mogu kontrolirati lučenje više hormona hipofize. Regulacija većine hormona prednjeg režnja hipofize ovisi o poticajnim signalima iz hipotalamusa; jedino lučenje prolaktina ovisi o inhibicijskim signalima. Ako je ozlijeđen držak hipofize, koji spaja hipofizu s hipotalamusom, povećava se lučenje prolaktina, dok se oslobađanje svih drugih hormona adenohipofize smanjuje.
Mnoge lezije hipotalamusa, uključujući tumore, encefalitis i druga upalna oštećenja, mogu mijenjati otpuštanje hipotalamičkih neurohormona. Kako se ti neurohormoni sintetiziraju u različitim centrima unutar hipotalamusa, neke promjene će utjecati samo na jedan neuropeptid, dok će druge djelovati na nekoliko njih. Rezultat toga može biti nedovoljna ili prevelika sekrecija neurohormona. Klinički sindromi koji nastaju kao posljedica disfunkcije hormona hipofize, npr. dijabetes insipidus, akromegalija i hipopituitarizam, opisani su na drugom mjestu.
Funkcija adenohipofize
Stanice prednjeg režnja, na koje otpada 80 % hipofizne mase, sintetiziraju i otpuštaju nekoliko hormona neophodnih za uredan rast i razvoj te također stimuliraju aktivnost nekoliko ciljnih žlijezda.
Adrenokortikotropni hormon (ACTH)
ACTH je također poznat kao kortikotropin. CRH, hormon koji oslobađa kortikotropin, glavni je pokretač lučenja kortikotropina, no tijekom stresa ulogu ima vazopresin (antidiuretski hormon). ACTH potiče koru nadbubrežne žlijezde na lučenje kortizola i nekoliko slabih androgena, poput dehidroepiandrosterona (DHEA). Kortizol i drugi kortikosteroidi, uključujući egzogene kortikosteroide, koče oslobađanje CRH i ACTH. Osovina CRH-ACTH-kortizol glavna je komponenta odgovora na stres. Bez ACTH kora nadbubrežne žlijezde atrofira, a otpuštanje kortizola gotovo prestaje.
Tireostimulirajući hormon (tireotropin, TSH)
TSH regulira građu i funkciju štitnjače te potiče sintezu i lučenje njezinih hormona. Sintezu i lučenje TSH potiče hipotalamički hormon koji oslobađa tireotropin (TRH), dok ga tireoidni hormoni koče negativnom povratnom spregom.
Luteinizirajući hormon (LH) i folikulostimulirajući hormon (FSH)
LH i FSH nadziru proizvodnju spolnih hormona. Sinteza i oslobađanje LH i FSH stimulirani su uglavnom hormonom koji oslobađa gonadotropine (GnRH), a suprimirani estrogenom i testosteronom. Jedan od čimbenika koji upravlja otpuštanjem GnRH-a je kisspeptin, hipotalamički peptid koji aktiviraju povećane razine leptina u pubertetu. Dva spolna hormona, aktivin i inhibin, utječu samo na FSH; aktivin stimulira otpuštanje, dok inhibin koči otpuštanje FSH.
U žena LH i FSH potiču razvoj ovarijskih folikula i ovulaciju.
U muškaraca FSH djeluje na Sertolijeve stanice i ključan je u spermatogenezi; LH djeluje na Leydigove stanice u testisima i stimulira testosteronsku biosintezu.
Hormon rasta (HR)
Hormon rasta potiče tjelesni rast i nadzire metabolizam. Hormon koji oslobađa hormon rasta (GHRH) glavni je stimulator, a somatostatin je glavni inhibitor sinteze i otpuštanja hormona rasta. Hormon rasta kontrolira sintezu inzulinu sličnog čimbenika rasta 1 (IGF-1, poznatog još pod nazivom somatomedin-C), koji pretežito upravlja rastom. Premda se IGF-1 stvara u mnogim tkivima, glavno mu je izvorište jetra. Jedna od varijanti IGF-1 nalazi se u mišićima, gdje mu je glavna uloga povećanje snage mišića. Ona je pod manjom kontrolom hormona rasta nego varijanta IGF-1 koja se nalazi u tkivu jetre.
Metabolički učinci hormona rasta pokazuju dvije faze. Hormon rasta u početnoj fazi djeluje slično inzulinu: povećava ulaz glukoze u mišićno i masno tkivo, potiče ulazak aminokiselina i sintezu proteina u jetri i mišićima te koči lipolizu u masnom tkivu. Nakon nekoliko sati pokazuje značajnije protuinzulinske učinke. Oni uključuju inhibiciju preuzimanja i iskorištavanja glukoze, uzrokujući porast glikemije i lipolizu, što povećava razinu slobodnih masnih kiselina u plazmi. Za vrijeme gladovanja koncentracija hormona rasta raste, čime se održava glikemija i mobiliziraju masti kao alternativni energenti. Lučenje hormona rasta smanjuje se sa starenjem. Grelin, hormon koji se stvara u fundusu želuca, potiče oslobađanje hormona rasta iz hipofize, povećava unos hrane i u animalnim modelima unapređuje pamćenje.
Prolaktin (PRL)
Prolaktin stvaraju laktotropne stanice koje čine oko 30 % stanica adenohipofize. U trudnoći se hipofiza udvostručuje, najviše zbog hiperplazije i hipertrofije laktotropnih stanica. Glavna funkcija prolaktina u ljudi je poticanje stvaranja mlijeka. Također, prolaktin se oslobađa pri seksualnoj aktivnosti i u stresu. Razina prolaktina može biti osjetljivi indikator poremećaja hipofize; prolaktin je hormon koji se najčešće stvara u suvišku kod tumora hipofize i može biti jedan od hormona koji postaju deficitarni kod infiltrativne bolesti ili tumorske kompresije hipofize.
Drugi hormoni
Nekoliko drugih hormona stvara se u adenohipofizi. Oni uključuju proopiomelanokortin (POMC, iz kojega nastaje ACTH), alfa- i beta-melanostimulin (MSH), beta-lipotropin (β-LPH), enkefaline te endorfine. POMC i MSH mogu uzrokovati hiperpigmentaciju kože i klinički su značajni jedino u poremećajima u kojima su vrijednosti ACTH značajno povišene, npr. Addisonova bolest i Nelsonov sindrom. Uloga β-LPH nije poznata. Enkefalini i endorfini su endogeni opioidi koji se vežu na opioidne receptore u CNS-u i aktiviraju ih.
Funkcija neurohipofize
Stražnji režanj hipofize otpušta vazopresin, također poznat pod nazivom arginin vazopresin ili antidiuretski hormon (ADH), i oksitocin. Oba hormona luče se nakon živčanih podražaja, a poluvijek im iznosi oko 10 minuta.
Vazopresin (antidiuretski hormon, ADH)
Vazopresin povećava permeabilnost epitela distalnog tubula za vodu, čime potiče bubrežno zadržavanje vode. U visokim koncentracijama vazopresin dovodi i do vazokonstrikcije. Kao i aldosteron, vazopresin ima važnu ulogu u održavanju homeostaze tjelesnih tekućina te žilne i stanične hidracije. Glavni podražaj za oslobađanje vazopresina predstavlja povećanje osmotskog tlaka tjelesnih tekućina koje bilježe osmoreceptori u hipotalamusu.
Drugi glavni podražaj je hipovolemija, koju bilježe baroreceptori u lijevom atriju, pulmonalnim venama, karotidnom sinusu i luku aorte te se prenosi u centralni živčani sustav putem vagusa i glosofaringealnog živca. Ostali stimulusi za otpuštanje vazopresina uključuju bol, stres, povraćanje, hipoksiju, vježbanje, hipoglikemiju, kolinergičke agoniste, beta-blokatore, angiotenzin i prostaglandine. Inhibitori oslobađanja vazopresina su alkohol, alfa-blokatori i glukokortikoidi.
Manjak vazopresina uzrokuje centralni oblik dijabetesa insipidusa. Nesposobnost bubrega da normalno odgovori na vazopresin uzrokuje nefrogeni oblik dijabetesa insipidusa. Uklanjanje hipofize u pravilu ne uzrokuje trajni dijabetes insipidus jer preostali hipotalamički neuroni ipak proizvode male količine vazopresina.
Kopeptin se u stražnjem dijelu hipofize proizvodi zajedno s vazopresinom. Njegovo mjerenje može biti korisno u razlikovanju uzroka hiponatremije.
Oksitocin ima 2 ciljna tkiva:
Dojenje potiče lučenje oksitocina, koji uzrokuje kontrakciju mioepitelnih stanica. Kontrakcijom mlijeko prelazi iz alveola u velike sinuse radi izbacivanja, odnosno dolazi do refleksa otpuštanja mlijeka. Oksitocin potiče i kontrakcije glatkih mišića maternice, a osjetljivost maternice na oksitocin povećava se za vrijeme trudnoće. Međutim, pri porodu ne dolazi do strmog rasta plazmatskih razina oksitocina pa je njegova uloga u pokretanju trudova nejasna.
U muškaraca nisu otkriveni poticaji na lučenje oksitocina, iako se u njih nalaze vrlo niske vrijednosti ovog hormona.