Mezibuněčná komunikace Neurokrinní Endokrinní Parakrinní ® Krevní oběh Krevní oběh Tkáň Q Vzdálené Autokrinní Synaptické Kontaktní Lokální Mezibuněčná komunikace Parakrinní O Tkáň Auto kr i n ní Synaptické Synapse Kontaktní Neurokrínní Krevní oběh Endokrinní Krevní obéh Q Obecné vlastnosti endokrinního systému • Endokrinní orgány (např. hypofýza, štítná žláza, příštítná tělíska, nadledviny) • Endokrinní tkáň jako součást jiných orgánů (pankreas, gonády, ledviny, placenta) • Izolované endokrinní buňky (DNES, APUD) • Neuroendokrinní buňky • Jednotné vývojové schéma - invaginace různých epitelů, které ztratily kontakt s původní tkání - na rozdíl od exokrinních žláz nemají vývod Obecné vlastnosti endokrinních orgánů • Vazivové pouzdro + septa • Trámce žlázového epitelu, folikuly nebo skupinky žlázových buněk nebo • Neurosekreční buňky • Kapilární síť - Fenestrované kapiláry - Sinusoidy • Merokrinní způsob sekrece - nejen hormony-endokrinní žláza v širším smyslu např. játra Obecné vlastnosti hormonů • Steroidy - hydrofobní, intracytoplazmaticé nebo jaderné receptory (pohlavní hormony, kortikoidy) • Proteiny a polypeptidy- hydrofilní, receptory na buněčné membráně (insulin, hormon adenohypofýzy, PTH, ...) • Malé peptidy (liberiny) • Aminokyseliny a jejich deriváty (adrenalin, noradrenalin, thyroxin) Survival Factors teg . IGF1) Chemokiiws. Hormones, Transmitters (eg interieukins, s?'o:onin. elQ ) 4— Growth Factors (e.g TGF«. EGFj Hypofýza (gl. pituitaria) Hypofýza (gl. pituitaria) kost klínová sella turcica fossa hypophysialis Hypofýza (gl. pituitaria) Hypofýza (gl. pituitaria) • adenohypofýza (pars distalis, pars tuberalis, pars intermedia) • neurohypofýza {pars nervosa) • infundibulum, eminentia mediana Hypothalamus malá oblast diencephala se složitou neuroarchitekturou, limbický systém komplexnífunkce regulace teploty, emocí, příjmu potravy, cirkadiánních rytmů hormonální regulace na základě různých podnětů (osmorecepce, koncentrace živin, elektrolytů, systémové funkce - bolest) hypothalamická jádra n. supraopticus, n. paraventricularis magnocelulární neurony - tractus hypothalamo-hypophysialis parvocelulární neurony - kapiláry eminentia mediána Thalamus Superior hypophyseal ťi..ii PoíW/io/ lob* Pinii[.117 gLinrl Hypothalamo-hypofyzární systém Anterior Pos-tarior lobe lobe Pituitary gland i 1 Petrosal rilMIHI 1 Jujubr vein Mechanismus neurosekrece Tractus hypothalamo-hypophysialis - axony magnocelulárních neuronů v nucleus supraopticus a paraventricularis - zakončení na fenestrovaných kapilárách v neurohypofýze - syntéza prohormonů - během axonálního transportu maturace - kapilární plexus z a. hypophysialis inferior (větve a. carotis interna)^sinus cavernosus Hypofyziální po rtální systém - parvocelulární neurony např. nucleus arcuatus, preopticus, paraventricularis a nuclei tuberales - axonální transport na primární kapilární plexus (z předních a zadních a. hypophysiales superior-větve a. carotis interna; anastomózy s a. hypophysialis inferior) v eminentiamediána —> hypofyzárníportálnívéna (v. portalis hypophysialis) —> sekundární kapilární plexus v adenohypofýze —> v. lobi anterioris —> sinus cavernosus —> v. jugularis interna Kapilární systémy hypofýzy Kapilární systémy hypofýzy Kapiláry v eminentia medianaa infundibulu Hypofýzam í vény A. hypophysyalisinf. A. carotis int. A. hypophysyalissup. Hypofýzami portálnívény Hypofýzami vény Kapiláry hypofýzarního plexu v pars distalis Eminentia mediána • vyvýšená část tuber cinereum, kde odstupuje infundibulum p. nervosa • neurohemální oblast - není vytvořena hematoencefalická bariéra Embryonální vývoj hypofýzy • Ektoderm (Rathkeho výchlipka) • Neuroektoderm ventrální stěny diencefalonu ,lrrt'undit»uUr prOíP« NVur.il ii'tndcfm K.tfhkľ - |KMxh CJr.il c*nnkiľ»i MfHotfcfni tnl'uíKliUil.w fwoci"* ,\nri infunctilxiLlr ptccctt Í. K.illikr's (mkjiIi "iinii h"l utr" Mí*li.in ifilnuiKi.' f l-íii, mlMi.ilr. - IniurHľilHílum. P,ir> nervou - ^ 'jn tliM.ilii 4. 'ŕirwhcritttt" M-Tím-rtl tortiofm* m mhma\ pforeis. íormiriKiuíN (JiMjliv |urs inUTmcdij S. ftn tubcfjlhh ŕrtCirrle* iníundibuljí ítjft •l.lllf jl Mjrl.Uť virwi ft. i\Liturľ nwni 1» A = fossa B = hypothalamus C = eminentia mediana D = adenohypofyza Adenohypofýza Chromofilníbuňky Acidofilní Neglandotropní přímý účinek na cílové tkáně Bazofilní Glandotropní - regulace ostatních endokrinních žláz Chromofobní buňky • nediferencované b. • degranulované chromofilní b. • stromální b. Pituitary Gland h&e Ad e no hypofýza Adenohypofýza ^flj^^Adrenocorticoiroßic hormoncj^^ m ^ \ fc * ti ACTH cellsaf .TT ~ W Lijlťim/ini»'hormone' - adrenal thyroid gonads mammary • FSH cortex glands • LH • ACTH • TSH • Prolaktin • Endorfiny • Růstový hormon (growth) Pro-opio-melanocortin (POMC) drsné ER —> pre-prohormon různé tkáně • ACTH (kůra nadledvin —> kortisol) • MSH (melanocyty - zejména parakrinně) • lipotropin (lipolýza, steroidogenze) • endorfiny POMC ii it y-MSH ACTH p-lipotropin ■i ■i ■i ■i ii 11 ■i ii ■i ■i ■i ■i a-MSH CLIP Y-lipotropin P-endorphin 0-MSH FSH (folitropin), LH (lutropin) gonadotropic buňky adenohypofýzy v závislosti na GnRH glykoprotein, 30kDa heterodimer dvou nekovalentně spojených podjednotek (a/a - společná pro více hormonů - lh, FSH, TSH, hCG, b/p - specifická) FSH receptor (testes, ovaria, uterus) ascociovanýs G-proteiny glykosylovaná extracelulární doména 11 leucine rich repeats specifická vůči FSH po vazbě ligandu aktivace G-proteinu a cAMP signální dráhy alternativní aktivace MAPK kaskády (ERK) komplexní signální odpověď (prostaglandiny a PLPc, NO) FSH ovarium vývoj folikulů (exprese FSHR v buňkách m. granulosa) testes vývoj spermií, FSHR v Sertoli ho buňkách extragona FSHR v sekrečním endometriu luteálnífáze uteru dální (endometriálnífukce, embryo-endometriální interakce) LH ovulace, vývoj corpus luteum, produkce androgenův buňkáchthéky produkce testosteronu v Leydigových buňkách (LHR) uterus, seminálníváčky, prostata, kůže... neznámá funkce TSH, thyrotropin • thyrotropní buňky adenohypofýzy v závislosti na TRH • produkce T4 (thyroxin) a T3 (trijodtyronin) • glykoprotein, 28,5 kDa, heterodimer nekovalentně spojených podjednotek (a, b) • TSH receptor na tyhroidních folikulárních buňkách - G-proteinová signální kaskáda —> adenylylcykláza - cAMP —> jodové kanály (pendrin), transkripce thyreoglobulinu, endo- a exocytická dráha • krosreaktivita s hCG —> v těhotenství alterace syntézy thyroidních hormonů (gestační hyperthyroidismus) GH, somatotropin, růstový hormon somatotropní buňky adenohypofýzy v závislosti na GHRH (somatokrinin) několik molekulárních isoforem (alternativní sestřih), ~20-24 kDa široké spektrum cílových buněčných typů i fyziologických dějů transkripce DNA, translace RNA, proteosyntéza využití tuků (mobilizace mastných kyselin, konverze na acetyl-CoA) inhibice přímého využití glukózy, stimulace glukoneogeneze transport aminokyselin proteosyntéza v chondrocytech a osteoblastech, proliferace, osteogeneze GHR v různých tkáních RTK, JAK-STAT somatomediny malé proteiny (MW 7,5 kDa) typu IGF, produkované játry rozmanité projevy deregulace GH Table 2. Nonclassical Anterior Pituitary Substances and Cell(s) of Origin Substances Cell Types PEPTIDES ACTIVIN B, INHIBIN, FOLLISTATIN F,G ALDOSTERONE STIMULATING FACTOR UN ANGIOTENSIN II (ANGIOTENSINOGEN, ANGIOTENSIN 1 CONVERTING ENZYME, CATHEPSIN B, RENIN) C.G.L.S ATRIAL NATU RET IC PEPTIDE G CORTICOTROPIN-RELEASING HORMONE-BINDING PROTEIN C DYNORPHIN G G ALAN IN LS,T GAWK (CHROMOGRANIN B) G GROWTH HORMONE RELEASING HORMONE UN HISTIDYL PROLINE DIKETOPIPERAZINE UN MOTILIN S NEUROMEDIN B T NEUROMEDIN U C NEUROPEPTIDE Y T NEUROTENSIN UN PROTEIN 7B2 G.T SOMATOSTATIN 28 UN SUBSTANCE P (SUBSTANCE K) G.L.T THYROTROPIN RELEASING HORMONE G.L.S.T VASOACTIVE INTESTINAL POLTPEPTIDE G,L,T GROWTH FACTORS BASIC FIBROBLAST GROWTH FACTOR C.F CHONDROCYTE GROWTH FACTOR UN EPIDERMAL GROWTH FACTOR G.T INSULIN-LIKE GROWTH FACTOR 1 S.F NERVE GROWTH FACTOR UN PITUITARY CYTOTROPIC FACTOR UN TRANSFORMING GROWTH FACTOR ALPHA L,S,G VASCULAR ENDOTHELIAL GROWTH FACTOR F CYTOKINES INTERLEUKIN-1 BETA T INTERLEUKIN-6 F LEUKEMIA INHIBITORY FACTOR C.F N EUROTRAN SMITTERS ACETYLCHOLINE C,L NITRIC OXIDE F C = corticotropin, F = folliculostellate cell, G = gonadotroph, L = lactotroph: S = somatotroph, T = thyrotroph, UN = unknown Afferent nerves to hypothalamus 1 lvpolh.il.inik neuron to posterior lohe Paraventricular nucleus Hypothalamic neurons lor releasing .uif! inhibitory factors to .interior lohe Supraoptic nucleus Primary < apillary plexus receives neurosecretions from hv|X)thalamus Hypophyseal portal veins carry neurosecretions to .interior I oho Specific glandular cells of anterior lohe Anterior lohe Skin (melanocytes) Diabetogenic u lor Thyroid hormones homom Brem imilk |>ri>ilili In hi Wihhv rniiM h \ii(i'inM urin ,ii estrogen ol hormcHif [fftTI'lll Will' Piluicytc processes ■ ■ - P.iMvi-nlrit ul.ir nucleus SupMUptK nwHiiV •A\(M1 Capillar) f - nil iÜ-1-lurv Mrumsocwiitry vesicles Arli-n.il bupplv i 3 Fcnesir.ilod 'a capillary I K|x>lh.il.imi< neuron UnmwIinAted JXOO • I..... . bodies \ / Posterior lobo' Interior h\p pplivv.il .liter. Horamw Principal Action Principal Nucleus of Origin Oxytocin (OXY) Uterine cootr.n linn. Paraventricular milk ejection Anti-diurclic VY.iler excretion in kiilm-t. Supraoptic hormone (ADH) arteriolar conslri<.tiori Endothelium Neurosecretory granules Oxytocin nonapeptid magnocellulární neurony n. supraopticus a paraventricularis OR - G-protein coupled receptor laktace (myoepitelie mléčné žlá zy) jj^ Oq kontrakce myometria HřN «, ^pH behaviorální účinek Vasopressin • nonapeptid retence vody epitelie t. reuniens a d. colligens kontrakce svalovinyt.media cév diabetes insipidus, Hypernatremia, polyuremia Klinické souvislosti Tumory hypofýzy útlak okolních struktur (optické chiasma) hyperfunkce endokrinní komponenty • prolaktinom - galactorrhea • hypogonadismus (poruchy GnRH) • gigantismus - akromegalie • nanismus Anatomická stavba Mikroskopická struktura Hormony a cílové tkáně trabekulární epitel v trámcích a clusterech, retikulární vlákna hypofýzami portálnívény + chromofobní b. nediferencované b. degranulovanéchromofilníb. stromálníb. ne mají hormonal ní aktivitu hypofýz; pars distal is dolní hypofýzami arterie —> ní ropní mammotropníb. eptidy dopamin (PIH) 1 (PRF—» prolactin změny mléčné žlázy v graviditě a aktivita v laktaci lalok (adeno sekundární kapilárníplexus, sinusoidní kapiláry Iníb. acidofil neglandot somatotropníb. malé polypa somatostatin (GHIH) 1 GHRH -> somatotropin (STH) přímo játra, růstové ploténky různé dalšítkáně viasomatomediny c kortex nadledvin —> kortisol melanocyty Předl pars tuberalis chromo kortikotropníb. CRH -» ACTH, MSH izofilní dotropr thyrotropníb. Dproteir TRH —>TSH štítná žláza —> thyroxin, T3 pars intermedia Rathkehocysty CuO gonadotropníb. glykí GnRH —> FSH (ICSH),LH gonády —> androgeny, estrogeny, progesteron lok Dfýza) eminentia mediana —> infundibulum přednía zadní horní hypofýzami nemyelinizované axony hypothalamických neuronů n. supraopticus, n. paraventricularis (tractus hypothalamohypophysialis), pituicyty >~ -p ADH tubulus reuniens, ductuscolligens t.mediacév Zadní la (neurohypi arterie —> Cl m myometrium uteru během gravidity myoepithelium mléčné žlázy v laktaci pars nervosa primárni kapilárníplexus, fenestrované kapiláry malé p< oxytocin PŘESTÁVKA Epifýza (c. pineale) Pineal Gtand epithalamus vazivové pouzdro navazující na pia mater tenká vazivová septa nemyelinizovaná nervová vlákna pinealocyty (95%, velké, světlé, kulatá jádra) intersticiální neuroglie (astrocyty, tmavé, podlouhlá jádra) acervulus cerebri Pineal GlandH&E ■ • astrocyte I rírnealocytes melatonin Epifýza (c. pineale) • pinealocyty - hvězdicovité, modifikované neurony v trámcích - asociace s fenestrovanými kapilárami - neurosekrečnídilatace - nevizuálnífotorecepce - melatonin-acetylaceserotoninu (hyd roxytrypta minu) - cirkadiánní rytmy Blood BK MT1 PKA I P-CRE8 AC i PLC J I cAMP , DAG * l PKC * TRYPTOPHAN HÍOROKYHSÍ tTPH) fi, P.OMATK-L- AMIN0-4CÍD 0EC4RB0XÍLAÍE SEROTONIN H-ACETVL TRANSFERASE Of AA-NAJ i-.: o? I IH (H ■ h ,.,...H L- TRYPTOPHAN <*t'(S™, 5-HYPHOKT7HYPTOPHAN íflflW <5-HTTP| (HÍH.NH S-KíDftOKlřTftyf-TAMlNE (J-HT, 4TROTO NIN ) CH CH NH NHCOCH, HVDP/OKVINOOtC 0-METHitTMNFEftA^E I.HIOMTI 'IV ' N-Ať ETYL-■.hNi.i. .r, r, ÍH1Ů ÍH.ÍH;NH..HHÍŮÍH, MEt ATOMftl P I N E A L Ü C Y T E Release in Biood P-CREB Embryonic development of epiphysis (c. pineale) thickening of caudal part of ependyma that does not contribute to development of choroid plexus at the roof of diencephalon neuroectoderm PfOKtlctphalofi Mcienwphilrtn of Mo Mhinut t fir 'Ii.i' >: I I'1' ■ I ■ -Mrtciwcpbatoo MyclcnctpriJon WEEK 4 4 cam (After llrchitcttcr) I .i ■:. i-'.i [ Tni -..i! I, hyfk>:hjUmi WEEK 6 (9 mm) Cerebral hemisphere Occipital lobe Olfactory bulb Epiphysis Thalamus Mammillary \ body Hypothalamus Scfi'unn I. ;nOl I'jrim Tkiljitiut Anrtnor commitiurr Hibtriulir (»nimjinirt (Kllucidum Anterior H i pfxximpj! fmurc h jl JIT.LIl Pirni] body Optic chLiimi- |{yp lalůčky- folikuly Folikuly (50 u,m -1 mm) - Odděleny řídkým vazivem - Jednoduchý kubický epitel - Koloid thyroidea) Folikuly štítné žlázy Cburí/cy (parafolikulární) - báze epitelu, bez kontaktu s koloidem Kapilární síť kolem folikulů Syntéza T3 a T4 hormonů Syntéza T4 ve štítné žláze • Na-I symporter přenáší z krevního oběhu 2 Na+ and 11- přes membrány • I transportér (pendrin) přenáší I do koloidu folikulárních buněk • thyroperoxidasa oxiduje 2 l~ —> l2. • folikulární buňky produkují thyroglobulin (660kDa, <100 Tyr) • thyroperoxidasa iodinuje tyrosylové zbytky (cca 20) thyroglobulinu • endocytóza koloidu endocytické vesikuly + lysosomy, lysosomálníenzymy odštěpují T4 z molekuly thyroglobulinu exocytóza pjtuilary gland Syntéza T3 z T4 • T4 v krevním oběhu -6.5 dnů, T3 -2.5 • tkáňově specifické deiodinasy generují T3 T3 Funkce • kritocké pro vývoj mozku • metabolismus (dusíková bilance, proteosyntéza, lipolýza) thyreoglobulin trijodothyronin T3 tetrajodothyronin (thyroxin) Tt Parafolikulární (C) buňky - původ z neurální lišty - při bázi folikulárního epitelu - nemají kontakt s koloidem - deriváty 4. entodermální vých lipky - rER, Golgi - sekreční granula Calcitonin - metabolismus Call+ N >N >l/) o > 3 _o q. O U fD e- 2r S i ^ _E "S s2 b? =5 o3 oj -Q C S M +-J fD oj 5 Z5 ^ 00 soj c š > M fD > fD •— _3 O) 'q. O) O) u fD i_ O) q. O) > _o oj Qj c: Qj ■S, t Í~ >M ^ 'OJ — q. o oj F & =3 — ><-> "T3 sfD C__ E ° +3 M ^fD (d S "d " O >0J "d q. C _0J OJ to U sfD E .y oj q_ ±ť O o oj Příštítná žláza (gl. parathyreoidea) 6 mm, 130 mg Vazivové pouzdro + septa Kapilární síť Trámce nebo skupiny žlázových buněk - Hlavní - Oxyfilní - Tu kové ľ.if.nhjfoiJ li.iiA k li" GlanduFa parathyreotdea - pfehľed I. (HEl. objektiv 2,5» ca psula fibrcsa Příštítná žláza (gl. parathyreoidea) Hlavní buňky - nejpočetnější - malé buňky (7-10 u,m) s velkým jádrem - mírně acidofilní - PTH - vápníkový metabolismus Oxyfilní - větší, polyedrické, - silně acidofilní/eozinofilní - kulaté jádro - glykogen Parathyroid GlandH&?JÍ» fyr-( Äjív .tlVCA * chief cells 4kcliief ce oxyphil cells Glandula parathyreoidea - přehled II, (HE), objektiv 40* Parathyroid n í hormon (PTH, parathormone, parathyrin) 84 aminokyselin stimulace resorpce osteoklasty zvyšuje resorpci Ca2+ a Mg2+v nefronu zvyšuje absorpci Ca2+ ve střevě (via vD3) PARATHYROID GLANDS Sons* lom Mříni) eatoum «ntr nenn«! pth tocnofnn C4lti1ri0l Increased serum calcium LIVER KIDNEY SMALL INTESTINE IWHIHl(l»ft«l PTH vs. calcitonin Q I* calcium level rises above set point Calcitonin Q Thyroid gland releases calcitonin O Blood calcium level rises High Homeostasis: Blood calcium level Low 0 Parathyroid glands release parathyroid PTH hormone (PTH) © Blood calcium level falls Q If calcium level falls below set point Nadledviny (corpus suprarenalis) Vazivový obal + septa Kapilární síť Různý embryonální původ kůry (coelomovýepitel) a dřeně (neuronálnílišta -neuroektoderm) Vývoj nadledviny Kůra - mesoderm - mesothelium, coelomic epithelium • primitivní (fetální) kůra: 5. (6.) týden - součást fetoplacentární jednotky • definitivní kůra: - druhá vlna proliferace, - zona reticularis se plně diferencuje kolem 3. roce života Dv v re n - neurální lišta Vsnlral LAV* l-iuvu^ Kůra nadledviny (cortex) Kůra nadledviny steroidogenní buňky hladké ER, Golgi, lipidové kapénky, početné mitochondrie stubulárními kristami steroidní hormony cortexu = CORTICOSTEROIDY Zona glomerulosa (1/10) tenká vrstva pod vazivovým obalem malé buňky, klubíčka nepočetné lipidové kapénky mineralokortikoidy (aldosteron) Zona fasciculata (6/10) radiálně uspořádané trabekuly lipidové kapénky vcytoplazmě glucocorticoids (kotisol) Zona reticularis (3/10) větvené trámce malých, acidofilních buněk lipofuscin androgenní prekurzory Hormony kůry nadledviny • Steroidy produkované v kortexu = KORTIKOSTEROIDY • Steroidogenní buňky - SER, lipidové kapénky, mitochondrie - mineralokortikoidy - glukokorticoidy Aldosteron - zona glomerulosa Kortisol - zona fasciculata Androgeny, estrogeny, progesteron - zona reticularis K HL i - / 3 I Dřeň nadledviny Shluky žlázových buněk v retikulárním vazivu - chromafinní buňky - modifikované postgangliové neurony - gangliové buňky (A, N) - kapiláry, venuly, nervová vlákna - adrenalin a noradrenalin Vaskularizace nadledvin arteriae suprarenales (3) —> arteriální plexus kůry pod vazivovým pouzdrem —»radiálně orientované fenestrované sinusoidní kapiláry přecházející do kapilár dřeně —» dřeňové vény —» v. suprarenalis Tři regiony arteriálního zásobení 1) vazivové pouzdro a subkapsulární oblast kůry 2) radiální kapiláry kůry a navazující dřeňové kapiláry 3) d ře ň ové ka p i I á ry z aa. perforantes kapsulární arteriola kapsulární venula kortikální arteriola vazivové pouzdro d \ z. glomerulosa z. fasciculata z. reticularis dren dřeňová arterie kapiláry z. glomerulosa arteria perforans kapiláry z. fasciculata kapiláry z. reticularis veny z. reticularis dřeňové kapiláry dřeňové vény Hormony nadledvin Region (zóna) Hormony Cílová tkáň Hormonální efekt Kontrola Kůra Zona glomerulosa Mineralokortikoidy (aldosteron) Ledviny Zvýšení renální reabsorpce Na+ a vody Synergický efekt s ADH Vylučování K+ součást renin-angiotensinového systému, produkce na základě zvýšené hladiny K+ nebo nízké hladiny Na+ Zona fasciculata Glukokortikoidy (hydrokortison) Většina buněk Uvolnění aminokyselin ze svalů, lipidlů z tukovétkáně, periferní utilizace lipidů protizánětlivé účinky Stimulace ACTH Zona reticularis Androgeny Většina buněk U dospělých mužů nepodstatný U dětí a žen růst kostí, svalů, krvetvorba Stimulace ACTH Dřeň Epinefrin, norepinefrin Většina buněk Zvýšení srdeční aktivity, centralizace oběhu, bronchodilatace, glykogenolýza, regulace glykémie Sympatikus STRES řeň nadledvin - krevnítlak, vazokonstrikce, zvýšení srdečnífrekvence... Hypothalamus Kůra nadledvin - udrženístabilní hladiny glukózjy v krevním oběhu suprese imunitn/ho systém Fight or Flight Adaptace Děkuji za pozornost Dotazy a komentáře pvanhara@med.muni.cz