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 Souhrn základních úloh hormonů u obratlovců energetický metabolismus aminokyseliny í proteiny permeabilizace membrán látková výměna a transport r A. Hormony (zj*dnoduieny pf«h1tct b« tkiAovyeh hormonO) - pfcdnilalok I-,,,-,:,., I, mu> hypoi^xy pirifvmiTMh produkujld hormon konvtny hormon (estostefon eslrogeny geilüyeny (progesteron) adrenalin (Noradrenalin) erytropoetin kakttrksl somatostatin glukagon ■nzutin pauthormon (PTH) kakitonin (CH funk« [ijsdnoduienoj tyrovin (T4) ^ dejodaee trijodtyronln (Tj) -> somatomedlny IIGF) ✓ ✓ anglatcnzin II 1 -^ mlnejalokanikoidy glukckortikoldy androgeny 2 s E 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) modulace dalšími faktory regulace metabolické dráhy signál M -přenos signálu Štafeta rozrůznění na rozličné cíle regulace genové exprese změny v cytoskeletu B kortisol . intracelulární receptorový protein konfo f^*\ innen '-' recep plasmatícká membrána konformační a aktivuje eceptorový protein CYTOSOL JÁDRO aktivovaný komplex receptoru se steroidem proniká do jádra aktivovaný cílový gen DNA aktivovaný komplex steroidu s receptore m se váže na regulační oblast cílového genu a aktivuje transkripci j TRANSKRIPCE i ~» RNA 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 AD H a oxytocin u - parvicelulární neurony (malé neurony hypotalamu) - liberiny a statiny "^^^^^^^^^^^^■j -> produkce somatostatinu, thyrotropin-releasing hormonu, pIlNí ^ ^ A| x' gonadotropin-releasing hormonu do portálního systému *J ^íS^jHB hypofýzy (portální systém hypofýzy chybí u kruhoůstých jS^B^^ a kostnatých ryb) Hypofýza 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 čisti mozku (diencephalon) - neurohypofýza (pars neurosa) Podobně jako u ostatní části CNS i na hypofýze je možno jasně rozlišit odlišnosti ve stavbě mezi fylogenetickými skupinami v souvislosti s jejich vývojem. Srovnání stavby neurohypofýzy u primitivních plazů, plazů & ptáků, a savců. Silné černé linky představují cévy An.crior CYCÍ.OSTOMATA Myxmotdei Pclromyzonlia ACT1N0PTERYGH Chimdmsu-i ! Lotostei Brant hio pi cry gi CHONDRICHTKYKS I cLi-uMfi CHOANICHTHYHS Vcnirdl !obt Dipnoi Zvyšující se kompaktizace a integrace oblasti hypofýzy u různých skupin ryb - Tvorba struktury odpovídající pars distalis a pars intermedia u výších obratlovců - Nárůst propojenosti jedotlivých kompartmentů ■. j * 1 Teleostei Dipnoi : n tečky - nervová tkáň černá masa - neurohypofýza, kolečka - pars distalis horizontální linie - pars intermedia černé linie - cévy Distribuce jednotlivých populací tropních buněk v hypofýze úhoře (Anguilla anguilla, teleostei) Srovnání hypofýzy u třech hlavních skupin obojživelníků a plicnaté ryby Saccus infundibuli Neurální lalok Pars intermedia Media eminence Zona tuberalis Portální krevní oběh 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 avních skupin plazů Hypofýza ptáků a plazů Ptáci - podobné plazům - nemají pars intermedia - produkce melanocyty stimulujícího hormonu (MSH) = melanotropinu - produkují ptáci MSH ? U kura domácího nedetekováno. Savci ^MHpi - relativně velké rozdíly - velryby a sloni nemají pars intermedia, u primátů je silně redukována .jj - nejednoduší u hlodavců a hmyzožravců |_ - u ježury portotuberální kanál (prominentportotuberal tracf), typické pro ptáky a plazy Thyroidea, parathyroidea a ultimobranchiální tělíska - podobně jako adenohypofýza z pharyngeální tkáně - thyroidea - spodní část hltanu - parathyroidní tělíska - II, III, a IV žaberní oblouk - ultimobranchiální tělíska - VI žaberní oblouk - u všech obratlovců Thyroidea 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 (ne vždy asociováno s thyroideou) aktivní stav - kubické buňky - minimum koloidu inaktivní stav - dlaždicovité buňky - velké množství koloidu s thyroglobulinem Sis mDhynid muscle turned up) Thyrod cartilage Stemel hyrrüd Cricoid cartilage Thyroid gland Irighl Inbe} Aj Anterior view * Larynx l-3trimui Inferior poles Thryioid gland Tract* a Superior Inyroid artery Su --Drier p d a Lefl parathyroid glands W*riw Ihyiflid artery Thyrocervical (fl} Posterior view Slemohypid aeirvsifrywid SL^rnocledomesloid Internal ■T artery -EKlemaf carotid ■■■■■■■■>■ Common carotid artery Rignt pLirathyfCK'J glands Recwenl laryngeal nerves Capsule ü1 VylO'a gland Prel rachaaf layer at deep cervical Tascia (muscular and visceral layers} Carotid sheath Prevertebral layer ol deep cervical lasria Omohyoid Anterior scalene P/iCtlie scalene ünäderine layer Respiratory layer Allmenflaiy layer C} Trannvenae «*|ion b| level Indicated In pan A ntCriO- [hyffjijo^iy — A. Hormony štítné žlázy (přehled) - SIH TRH / \ tyreocyty adenohypofýza krevnívláseinke TSH *1É T viľlab B příjem jodu, syntéza hormonů, sekrece j tyroxin 4 (tetrajodtyronin) 5'-dejodáza y trijodtyronin — l metabolismus, růst, zráni aj. - B. Syntéza a sekrece hormonů - 1 syntéza tyreoglobulinu aminokyseliny vezikuly s tyreoglobulinem V.W.' sacharidy peptidy -► tyreoglobulin exocytóza ::: —> ::: 1 ribosomy krevní vlásečnice endoplazmatické retikulum Colgiho aparát buňka ilitné žlázy (lyreocyt) 2 příjem jodu, syntéza a skladování hormonů koloid tyreo-peroxidáza I", . . . Jodldový pool kotransport (NIS) Na* syntéza Tj a T4 (viz tab. C) TSH skladování Tj a I, (ve vazbě na tyreoglobulin) primárni lyzosomy s proteázami endocytóza štěpeni tyreoglobulinu fúze • • i- • • * • * * * MIT, DIT -0 dejodáza _y podkmen třída druh thyroidní žláza thyroidní aktivita, syntéza iodothyroninů Hemichordata G. minutus - - Protochordata Ascideacea C. intestinalis - + C. lepadiformis - + Larvacea - + Thaliacea Salpa maxima - + Cephalo-ch ord ata 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 kůra nadledvin - adrenokortikální tkáň - mezodermální původ - produkce steroidních hormonů - mineralokortikoidy (zg), glukokortikoidy (zf), androgeny(zr) nadteviny — ledvina močovod břišní aorta Zona glomerulosa- íona fasciculata Zona reticularis V// líf|í dřeň nadledvin (chromafinní tkáň) - neurální tkáň, homolog ganglií sympatiku - A buňky - adrenalin (epinephrin) - NA buňky - noradrenalin (norepinephrin) A. Hormony kůry nadledvin stres sympatikus hypotaiamus CRH negativní zpětná vazba adenohypofýza adrenalin stimuluje uvolňování ACTH angtoteinzin II hyperkalemia acth nad-tedviny L ' ledviny \ mineralo-*■ i kortikoídy Aldosteron gluko-kortikoidy zona fascicular transkortin anabolické a pohlavní hormony zona reticularis adrenafin noradrenalín B. Diurnální rytmus sekrece ACTH a kortizolu Srovnání velikosti n ad ledvin u různých druhů kur pes kočka potkan králík hmotnost (kg) podíl na celku (10E3) dřeň kůra (mg) (mg) 2 0,1 100 100 15 0,1 250 1250 3 0,123 20 350 0,2 0,21 2 40 3 0,137 10 400 0,5 1 8 500 Primáti během embryogenéze „fetalní zóna" mezi dření a kůrou - produkce dehydroepiandrosterone sulfáte (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 embryogenéze, 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) obojživelníci plazi ptáci savci Trávicí trakt, jako endokrinní žláza (gastroenteropankreatický systém) Střevo - střevo je největší endokrinní orgán - vlastní endokrinní buňky jsou difusně rozšířeny => difúzni neuroendokrinní systém (DNES) - sekretin (S-buňky), gastrin (D-buňky), glukagonu podobný peptid (L-buňky), cholecystokinin-pankreozymin (M-, 1-, 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 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, Bro má Langerhansův ostrůvek savců (člověk) A-cells sgg Glucagon D-cells O Somatostatin B-ľcUs OD Insulin žaludek tkané pankreas f^~^ (kromě mozkové) Endokrinní ostrůvky oankreatu u bezčelistnatých (sliznatky), paryb a ryb (typ II je běžnější) Agnatha sliznatky endokrinní pankreas odvozený od žlučovodu a oddělený od exocrinního I mihule endokrinní pankreas samostatný orgán odvozený od duodea ryby Chondrichtyes Elasmobranchii endokrinní pankreas v podobě buněk lokalizovaných podél . pankreatického kanálu, exokrinní pankreat je plně separovaný Xyes od jater Holocephali endokrinní buňky v nevaskularizovaných shlucích integrovaných do exokrinní tkáně Latimerie podobné žralokům, poprvé tvorba ostrůvků, B-buňky kolem kapilár mezi aciny, exokrinní pankreas je oddělen od jater Osteichyes Teleostei endokrinní pankreas je samostatný orgán „principál" ostrůvky, Brockmannova tělíska neboje integrován do exokrinního obojživelníci plazi Dipnoi separátní orgán, tzv. „principál" ostrůvky 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 endokrinní buňky v ostrůvcích lokalizovaných kolem střeva ptáci / savci endokrinní pankreas v podobě vaskularizovaných ostrůvků, oddělených od exokrinní tkáně - vznik z epitelu dorzálního celómu - produkce steroidních hormonů - párové i nepárové (redukce) orgány Testes - Leydigovi (intersticiální / vmezeřené) buňky, nejsou u všech obratlovců (steroidy) -Sertoliho buňky (steroidy, inhibin, anti-mullerian Seminiferous tubule Sertoli cell Germ cell SnlcrsUliul cells V Basement membrane Blood vessel Leydig cell Sperma tozoan savci If Ovaria - théka Graaf. folikulu (steroidy, inhibin) - corpus luteum (estrogeny, progesteron) - další vmezeřené tkáně (nervová, cévy) - někdy vmezeřené žlázy