7. Endokrinologie Endokrinní systém - hormonální řízení funkcí a udržování homeostáze Buňky produkující hormony ->->-> buňky reagující na hormony (původně snad vedlejší (obecná chemorecepční produkty metabolismu) schopnost buněk) Neuroendokrinní systém – neurohormony – zejména endokrinní působení Tkáně a orgány – tkáňové hormony – endo-, para-, autokrinní působení Žlázy s vnitřní sekrecí (endokrinní žlázy) – specifické struktury, jasně odlišitelné sekreční buňky Tkáně – ne příliš specifické buněčné populace, celé tkáně, Všichni obratlovci mají prakticky všechny vlastní typy endokrinních “tkání“ / žlaz a všechny typy hormonů. Rozdíly jsou hlavně kvantitativní, v závislosti na funkci. Výjimky: - ryby nemají příštitná tělíska (parathyroidní žlázy) - kruhoústí nemají C-buňky thyroidei ani jejich homolog ultimobranchiální tělíska - urofýza je jen u kostnatých ryb, podobný orgán i u žraloků a rejnoků jinak ne Endokrinní žláza Endokrinní žláza aminokyseliny proteiny energetický metabolismus permeabilizace membrán látková výměna a transport tonus hladké svaloviny Souhrn základních úloh hormonů u obratlovců Hypotalamus Adenohypofýza Neurohypofýza Kortikoliberin CRH Kortikotropin ACTH Oxytocin Gonadoliberin Gn-RH Folitropin FSH Adiuretin ADH Melanoliberin MRH Lutropin LH Melanostatin MIH Melanotropin MSH Prolaktostatin=Dopamin PIH Somatotropin STH Somatoliberin SRH Tyrotropin TSH Somatostatin SIH Prolaktin PRL Tyreoliberin TRH Hormony, primární signální poslové, přenášení tělními tekutinami A - látky peptidové povahy – obecně hydrofilní / lipofobní B - látky steroidní povahy – obecně hydrofobní / lipofilní (přenos ve vodním prostředí často vázán na nosiče) A B Hypothalamus – hypofýsa (základ neuroendokrinní osa) Hypothalamus - obecně složen z nervových jader se specifickou funkcí (lidský 2,5 cm, 4g) - zejména z nervů majících původ ve výších částech mozku a autonomního nervového systému - ale i vlastní nervová síť - neurotransmitery: acetylcholin, dopamin, norepinephrin, 5-hydroxytryptamin (5-HT), histamin, GABA - magnocelulární neurony (ze supraoptického a paraventrikulárního jádra) -> produkce ADH a oxytocinu - parvicelulární neurony (malé neurony hpotalamu) – liberiny a statiny -> produkce somatostatinu, thyrotropin-releasing hormonu, gonadotropin-releasing hormonu do portálního systému hypofýzy (portální systém hypofýzy chybí u kruhoůstých a kostnatých ryb) Hypofýza -Adenohypofýza (Pars distalis) - Pars tuberalis - Neurohypofýza (Pars nervosa) - Pars intermedia (melanotropin, endorfiny) Základní schéma endokrinní úlohy osy hypotalamus -> hypofýzy - produkce více jak 10 hlavních hormonů - regulace obratu vody a solí, růstu, laktace, gravidity a porodu, pigmentace Hypofýza má ontogenetický původ - v přední části střeva (pharyngeal epitelium) – adenohypofýza (p. distalis, p. tuberalis, p. intermedia - ve spodní čísti mozku (diencephalon) – neurohypofýza (pars neurosa) Srovnání stavby neurohypofýzy u primitivních plazů, plazů & ptáků, a savců. Silné černé linky představují cévy Podobně jako u ostatní části CNS i na hypofýze je možno jasně rozlišit odlišnosti ve stavbě mezi fylogenetickými skupinami v souvislosti s jejich vývojem. Rhynchocephalia Chelonia tečky – nervová tkáň černá masa – neurohypofýza, kolečka – pars distalis horizontální linie - pars intermedia černé linie - cévy Zvyšující se kompaktizace a integrace oblasti hypofýzy u různých skupin ryb - Tvorba struktury odpovídající pars distalis a pars intermedia u vyších obratlovců - Nárůst propojenosti jedotlivých kompartmentů Teleostei Dipnoi Distribuce jednotlivých populací tropních buněk v hypofýze úhoře (Anguilla anguilla, teleostei) File:Anguilla anguilla.jpg Srovnání hypofýzy u třech hlavních skupin obojživelníků a plicnaté ryby 1. Saccus infundibuli 2. Neurální lalok 3. Pars intermedia 4. Media eminence 5. Zona tuberalis 6. Portální krevní oběh Srovnání hypofýzy u pěti hlavních skupin plazů 1.median eminence 2.infundibulární kmen 3.pars nervosa 4.pars intermedia 5.pars tuberalis 6.portální krevní oběh 7.pars tubelaris interna 8.přední lalok pars distalis 9.zadní lalok pars distalis Ptáci - podobné plazům - nemají pars intermedia - produkce melanocyty stimulujícího hormonu (MSH) = melanotropinu - produkují ptáci MSH ? U kura domácího nedetekováno. Savci - relativně velké rozdíly - velryby a sloni nemají pars intermedia, u primátů j silně redukována - nejednoduší u hlodavců a hmyzožravců - u ježury portotuberální kanál (prominent portotuberal tract), jeho typické pro ptáky a plazy Hypofýza ptáků a plazů Thyroidea, parathyroidea a ultimobranchiální tělíska - podobně jako adenohypofýza z pharyngeální tkáně - thyroidea – spodní část hltanu - parathyroidní tělíska – II, III, a IV žaberní oblouk - ultimobranchialní tělíska – VI žaberní oblouk Gallus domesticus - u všech obratlovců - její hormony u všech obratlovců - regulace růstu, diferenciace, metamorfózy, reprodukce, hibernace, termogeneze - pravděpodobně jediná endokrinní žláza s vnějším ukládáním svých produktů - tyroxin (tetrajodtyronin,T4) a trijodtyronin (T3) - C-buňky – kalcitonin (na vždy asociováno s thyroideou) aktivní stav - kubické buňky - minimum koloidu inaktivní stav - dlaždicovité buňky - velké množství koloidu s thyroglobulinem Thyroidea podkmen třída druh thyroidní žláza thyroidní aktivita, syntéza iodothyroninů Hemichordata G. minutus - - Protochordata Ascideacea C. intestinalis - + C. lepadiformis - + Larvacea - + Thaliacea Salpa maxima - + Cephalo-chordata Amphioxi B. lanceolatum - + Vertebrata Agnatha mihule larva - + dospělec - + sliznatka + + Chondri-chthyes žralok + + rejnok + + Osteichthyes + + obojživelníci + + plazi + + ptáci + + savci + + Parathyroidea a ultimobrachyální tělíska - objevují u obojživelníků a dále jsou přítomna u plazů, ptáků savců - buď samostatné struktury nebo spojené s thyroideou - vyskytují se v 1-3 párech - krokodýli 1 pár, želvy a hadi 2 páry, ještěři 1-3 páry - ptáci a savci 1-2 páry - původ z žaberních oblouků -> ryby a vodní larvy obojživelníků je nemají Nadledviny, adrenální žlázy dřeň nadledvin (chromafinní tkáň) - neurální tkáň, homolog ganglií sympatiku - A buňky – adrenalin (epinephrin) - NA buňky – noradrenalin (norepinephrin) kůra nadledvin – adrenokortikální tkáň - mezodermální původ - produkce steroidních hormonů - mineralokortikoidy (zg), glukokortikoidy (zf), androgeny(zr) Macropus giganteus Vombatus hirsutus dostatek Na nedostatek Na Dopad dostupnosti „Na“ na strukturu kůry nadledvin hmotnost (kg) podíl na celku (10E3) dreň (mg) kůra (mg) poměr kur 2 0,1 100 100 1:1 pes 15 0,1 250 1250 1:5 kočka 3 0,123 20 350 1:17,5 potkan 0,2 0,21 2 40 1:20 králík 3 0,137 10 400 1:40 morče 0,5 1 8 500 1:62,5 Srovnání velikosti nadledvin u různých druhů Primáti během embryogeneze „fetalní zóna“ mezi dření a kůrou - produkce dehydroepiandrosterone sulfate (DHEAS), v placentě je přeměňován na estrogen – regulace gravidity Někteří hlodavci během dospívání (samci) a během gravidity tzv. X-zonu / přechodnou zónu (pod kontrolou LH), produkce steroidů ale neznámá Obecně u mnoha druhů změny ve struktuře a aktivitě v závislosti na stadiu embryogeneze, pohlavním dospívání, graviditě - často úloha LH nebo FSH - přeměna NA buněk na A buňky - vysoké hladiny steroidů indukují přeměnu NA na A (phenylethanolamine-N-methyltransferase) Fylogeneze nadledvin - vždy v zadní části těla v blízkosti ledvin - s fylogenezí integrace chromafinní tkáně (dřeň) se steroidogenní tkání (kůra) chromafinní katecholaminogenní tkáň steroidogenní tkáň ledviny obojživelníci plazi ptáci savci příčné řezy příčné řezy Trávicí trakt, jako endokrinní žláza (gastroenteropankreatický systém) Střevo - - střevo je největší endokrinní orgán - vlastní endokrinní buňky jsou difusně rozšířeny => difúzní neuroendokrinní systém (DNES) - sekretin (S-buňky), gastrin (D-buňky), glukagonu podobný peptid (L-buňky), cholecystokinin-pankreozymin (M-, I-, CCK-buňky), gastrin (G-buňky), pankreatický peptid (PP-buňky), trávení inhibující peptid (gatric IP, GIP), vasoaktivní střevní peptid (vasoactive intestinal peptide, VIP) - tyto endokrinní buňky mají možná původ v neurálních buňkách - (neuroektoderm, neurální lišta) - některé z těchto hormonů se vyskytují i v mozku - (cholecystokinin, gastrin, VIP, somatostatin) Koncentrace vybraných hormonů (pmol/g v oválech) a hustota příslušných endokrinních buněk (počet buněk na mm2) v daném regionu v trávicím traktu člověka Langerhansův ostrůvek savců (člověk) Pankreas – endokrinní část - endokrinní buňky A (glukagon), B (insulin), D (somatostatin) - buňky A a B asociovány vždy s tkání odpovídající exokrinní sekreci pankreatu - A a B buňky tvorí ostrůvky: Langerhansovy (spolu s D buňkami, savci), obecně pankreatické ostrůvky, Brockmannova tělíska u ryb Endokrinní ostrůvky oankreatu u bezčelistnatých (sliznatky), paryb a ryb (typ II je běžnější) Endokrinní ostrůvky sliznatek (B a D buňky) ryby obojživelníci plazi ptáci / savci endokrinní pankreas v podobě vaskularizovaných ostrůvků, oddělených od exokrinní tkáně endokrinní buňky v ostrůvcích lokalizovaných kolem střeva mloci endokrinní buňky roztroušené v exokrinní tkání, případně asociované do ostrůvků, někteří nemají A-buňky žáby endokrinní buňky z pankreatických kanálků během larválního stadia, asociují do ostrůvků a ty již zůstávají Agnatha Chondrichtyes Osteichyes sliznatky endokrinní pankreas odvozený od žlučovodu a oddělený od exocrinního mihule endokrinní pankreas samostatný orgán odvozený od duodea Elasmobranchii endokrinní pankreas v podobě buněk lokalizovaných podél pankreatického kanálu, exokrinní pankreat je plně separovaný od jater Holocephali endokrinní buňky v nevaskularizovaných shlucích integrovaných do exokrinní tkáně Teleostei endokrinní pankreas je samostatný orgán „principal“ ostrůvky, Brockmannova tělíska nebo je integrován do exokrinního Dipnoi separátní orgán, tzv. „principal“ ostrůvky Latimerie podobné žralokům, poprvé tvorba ostrůvků, B-buňky kolem kapilár mezi aciny, exokrinní pankreas je oddělen od jater Gonády - vznik z epitelu dorzálního celómu - produkce steroidních hormonů - párové i nepárové (redukce) orgány savci plazi teleostei Testes - Leydigovi (intersticiální / vmezeřené) buňky, nejsou u všech obratlovců (steroidy) -Sertoliho buňky (steroidy, inhibin, anti-mullerian hormon) Ovária - théka Graaf. folikulu (steroidy, inhibin) - corpus luteum (estrogeny, progesteron) - další vmezeřené tkáně (nervová, cévy) - někdy vmezeřené žlázy