A hormon transzport módjai

A legtöbb hormon kiválasztódik az általános keringésbe, hogy a megfelelő távoli célszövetekre gyakorolja hatását. Vannak azonban fontos kivételek, például az önálló portálkeringések, amelyekben a vért egy meghatározott területre irányítják. A kapilláris ágyban kezdődik a portál keringés. Amint a kapillárisok kinyúlnak a kapilláris ágytól, egyesülve egy vénás halmaz képződik, amelyek aztán kettéválva egy második kapilláris ágyat alkotnak. Így az első kapilláris ágyból összegyűjtött vér kizárólag a második kapilláris ágy által táplált szövetekbe kerül.

Az emberi testben két olyan portál keringés van jelen, amelyben hormonok szállulnak. Az egyik rendszer, a hipotalamusz-hipofízis portális keringése, összegyűjti a vért a hipotalamuszból származó kapillárisokból, és az agyalapi mirigy szárát körülvevő vénák plexusán keresztül irányítja a vért az agyalapi mirigy elülső részébe. Ez lehetővé teszi, hogy a hipotalamusz neuroendokrin sejtjei által kiválasztott neurohormonok közvetlenül az agyalapi mirigy sejtjeibe kerüljenek. Ezeket a hormonokat nagyrészt, de nem teljesen zárják ki az általános keringésből. A második rendszerben a májkapu keringése, a gyomor-bél traktusból és a lépből származó kapillárisok egyesülve kapu vénát képeznek, amely belép a májba, és osztódva portális kapillárisokat képez. Ez lehetővé teszi a hasnyálmirigy Langerhans-szigeteinek hormonjainak, például az inzulin és a glükagon, valamint a bélből felszívódó bizonyos tápanyagok szállítását a májba, mielőtt az az általános keringésen keresztül eloszlana.

A szérumban sok hormon létezik mind szabad, megkötetlen hormonként, mind pedig egy szérumhordozóhoz vagy transzportfehérjéhez kötött hormonként. Ezek a máj által termelt fehérjék a szérum specifikus hormonjaihoz kötődnek. A transzportfehérjék közé tartozik a nemi hormonokat megkötő globulin, amely megköti az ösztrogéneket és az androgéneket; kortikoszteroid-kötő globulin, amely megköti a kortizolt; és a növekedési hormont kötő fehérje, amely megköti a növekedési hormont. Két specifikus pajzsmirigyhormon-kötő fehérje létezik: tiroxint kötő globulin és transztiretin (tiroxint kötő prealbumin), valamint legalább hat kötő fehérje az 1-es inzulinszerű növekedési faktorhoz (IGF-1).

A szérumban a fehérjéhez kötött hormonok egyensúlyban vannak, a szabad, nem kötött hormonok sokkal kisebb koncentrációjával. Amint a szabad hormon elhagyja a keringést, hogy egy szöveten fejtsen ki hatást, a megkötött hormon azonnal megszabadul a kötő fehérjétől. Tehát a szállítófehérjék a keringésben tartályként szolgálnak a biológiailag fontos szabad hormon normális koncentrációjának fenntartása érdekében. Ezenkívül a transzportfehérjék megvédik a hormon szekréciójának hirtelen megugrását és megkönnyítik a hormon egyenletes eloszlását a nagy szervek, például a máj összes sejtjében. Számos transzportfehérje termelése hormonfüggő, az ösztrogének növelik, az androgének pedig csökkentik; ennek az érzékenységnek a nemi szteroidokkal szembeni biológiai jelentősége azonban nem jól ismert.

A hormonok affinitása (vonzása) a fehérjék megkötéséhez nem állandó. A tiroxin pajzsmirigyhormon például sokkal szorosabban kötődik a tiroxint kötő globulinhoz, mint a trijód-tironin. Ezért a trijód-tironin szabad molekulaként szabadul fel, és könnyebben hozzáfér a szövetekhez, mint a tiroxin. Hasonlóképpen, a nemi szteroidok között a tesztoszteron szorosabban kötődik a nemi hormont kötő globulinhoz, mint más androgének vagy ösztrogének.

Bioritmusok

Néhány hormon, például az inzulin, néhány percenként rövid impulzusokkal választódik ki. Feltehetően az impulzusok közötti idő tükrözi azt a késleltetési időt, amely az inzulint szekretáló sejt számára szükséges ahhoz, hogy érzékelje a vércukor-koncentráció változását. Más hormonok, különösen az agyalapi mirigyéi, ürülnek ki az impulzusokban, amelyek egy vagy két órás időközönként jelentkezhetnek. A pulzáló szekréció az agyalapi mirigy gonadotropinjainak működéséhez szükséges követelmény. Például az agyalapi mirigy gonadotropin szekréciója jelentősen megnő, és megtartja a megnövekedett szintet, amikor a gonadotropint termelő sejteket (gonadotropokat) 90-120 perces időközönként stimuláljuk a hipotalamusz gonadotropint felszabadító hormon injekciójával. Ha azonban a gonadotropokat folyamatos gonadotropin-felszabadító hormon injekciónak vetik alá, a gonadotropin szekréciója gátolt.

A szekréció impulzusain kívül sok hormon különböző sebességgel választódik ki a nap és az éjszaka különböző időpontjaiban. Ezeket a hosszabb periodikus változásokat cirkadián ritmusoknak nevezzük. A cirkadián ritmus egyik példája a kortizol, a mellékvese kéreg által termelt fő szteroid hormoné. A szérum kortizol-koncentrációja a kora reggeli órákban gyorsan növekszik, a nap folyamán fokozatosan csökken, étkezés után kis emelkedéssel, és az éjszaka nagy részében csökken. Ez a sajátos ritmus az éjszakai-nappali ciklusoktól függ, és a repülőgép különböző időzónákba történő utazása után néhány napig fennmarad. Az átmeneti időszak tükröződik a jet lag jól ismert jelenségében. Más hormonok különböző cirkadián ritmust követnek. Például a növekedési hormon, a tirotropin és a gonadotropin szérumkoncentrációja a legmagasabb röviddel az alvás kezdete után. A gonadotropinok esetében ez az alvással összefüggő növekedés a pubertás kezdetének első biokémiai jele. Ezenkívül a nőknek havi bioritmusuk van, ami tükröződik a menstruációs ciklusukban.

Endokrin diszfunkció

Endokrin hipofunkció és receptorhibák

Bizonyos esetekben a hormontermelés csökkentésére, az úgynevezett hipofunkcióra van szükség a homeosztázis fenntartásához. A hipofunkció egyik példája a pajzsmirigyhormonok termelésének csökkenése éhezés és betegség alatt. Mivel a pajzsmirigyhormonok szabályozzák az energiafelhasználást, túlélési érték áll fenn a test anyagcseréjének lassításában, ha alacsony az étkezés. Így különbség van a kompenzáló endokrin hipofunkció és a valódi endokrin hipofunkció között.

Szerzett és veleszületett endokrin hipofunkció

Az endokrin mirigyek különféle módon pusztulhatnak el, de a teljes pusztulás szokatlan. A legtöbb endokrin mirigy esetében a mirigy legalább 90% -át el kell pusztítani, mielőtt a hormonhiány fő jelei nyilvánvalóvá válnának. Az endokrin hipofunkciónak számos megszerzett oka van. A párosított belső elválasztású mirigyek, például a mellékvesék és a nemi mirigyek esetében az egyik pár eltávolítását az aktivitás és a megmaradt mirigy méretének kompenzációs növekedése követi, ami lehetővé teszi a normális hormonszint fenntartását. Fizikai trauma, beleértve a műtéti traumát és a mirigyen belüli súlyos vérzést, a mirigy pusztulása következhet be, ami endokrin hipofunkcióhoz vezet. Az endokrin hipofunkció egyéb szerzett okai közé tartozik a rákos sejtek vagy gyulladásos sejtek általi beszivárgás; nagy mennyiségű fém (például vas) vagy abnormális fehérje (például amiloid) felhalmozódása; bakteriális, gombás és vírusos fertőzések; és röntgensugarak vagy radioaktív elemek károsodása.

A veleszületett hibák vagy hiányosságok az endokrin mirigyek hipofunkcióját is okozhatják. A veleszületett endokrin mirigy hipofunkciója a magzati fejlődés során kialakuló hiányos endokrin mirigy kialakulásának vagy örökletes genetikai mutációnak köszönhető, amely a hormonszintézishez szükséges enzim hiányát, a hormontermeléshez szükséges anyagok hiányát vagy a célszervek receptorainak hiányát eredményezi, ami csökkent hormonális hatás. Ezenkívül a veleszületett endokrin mirigy hipofunkcióját olyan gyógyszerek vagy egyéb anyagok okozhatják, amelyek felszívódnak a méhlepényen keresztül, ezzel blokkolva a magzati hormontermelést és az anyai hormonjellemzőket. Mivel ezek a rendellenességek befolyásolják az egyes hormonok elsődleges forrását, ezek egy sor állapotot eredményeznek, amelyet elsődleges endokrin mirigy hipofunkciónak neveznek.

Autoimmun endokrin hipofunkció

Talán az endokrin hipofunkció leggyakoribb oka az autoimmunitás. Autoimmun rendellenességekben az immunsejtek, például a limfociták, nem megfelelően működnek, olyan antitesteket termelnek, amelyek idegen anyagok helyett a test saját szöveteivel reagálnak (lásd immunrendszer; immunrendszeri rendellenesség). Az endokrin rendszerben az autoimmun komponensek hatnak, és általában megváltoztatják az endokrin mirigy működését. Például a pajzsmirigy esetében az antitestek citotoxikusak lehetnek (sejtölő hatásúak), károsíthatják és végül elpusztíthatják a pajzsmirigy sejtjeit; gátló, blokkolja a tirotropin kötődését a pajzsmirigy sejtjein lévő receptoraihoz, és megakadályozza a tirotropin működését; vagy stimuláló, utánozva a tirotropin hatását és a pajzsmirigy hiperfunkcióját okozza. Bizonyos helyzetekben a citotoxikus limfociták maguk is beszivárognak és megtámadják a pajzsmirigyet.

Másodlagos endokrin hipofunkció

A másodlagos hipofunkció az endokrin mirigy hipofunkciójának külön kategóriája, amelyben a mirigy alapvetően ép, de szunnyadó, mert vagy nem stimulálódik, vagy közvetlenül gátolt. A hipofunkciónak ez a formája visszafordítható, mivel a mirigy normálisan működik újra, ha a stimuláló hormont szállítják, vagy ha a gátló hormont vagy ágenst eltávolítják. A másodlagos endokrin hipofunkcióra példa az agyalapi mirigy pusztulása következtében fellépő stimuláló (trópusi) hormon elvesztése. Ebben a helyzetben a hormonok szekvenciális sorrendben vesznek el, kezdve a növekedési hormonral, majd a gonadotropinokkal, majd tirotropinnal és adrenokortikotropinnal. Végső soron növekedési elégtelenség és hipofunkció van a nemi mirigyekben, a pajzsmirigyben és a mellékvesékben.

Az endokrin hipofunkció egyéb okai

A biokémiai környezetekben bekövetkező változások endokrin hipofunkcióhoz vezethetnek. Jól jellemzett példa a jódhiány okozta táplálékhiányos állapot. A jód a pajzsmirigyhormon molekula szerves része, és az étrendből kell származnia. A pajzsmirigy alulműködése, a rendelkezésre álló pajzsmirigyhormon csökkenése a világ olyan területein gyakori, ahol a talajban alacsony a jódszint, ezért az ezeken a területeken az étrend fő támaszaként előállított és fogyasztott ételek nagyon kis mennyiségű jódot tartalmaznak. A gyógyszerek endokrin hipofunkciót is okozhatnak. Például a bipoláris rendellenességben szenvedő betegeket gyakran lítiummal kezelik, amely a pajzsmirigyhormonok szintézisét gátolja. Egy hormon feleslege, amely egy másik hormon hiányához vezet, endokrin hipofunkciót okozhat. Például az agyalapi mirigy hormon prolaktinjának túltermelése a nemi mirigyek működésének másodlagos elnyomását eredményezi, ami a nőknél amenorrhoához, a férfiaknál pedig impotenciához vezet. Ezek a változások megfordulnak, ha a prolaktin szérumkoncentrációja normálisra csökken.

Hormonhiány a célszervekre gyakorolt hibás hormonális hatás következtében is előfordulhat. Ezt a koncepciót először 1942-ben javasolta Fuller Albright amerikai klinikai endokrinológus. Albright és munkatársai egy fiatal nőt vizsgáltak, akinek parathormonhiány jelei voltak, de a parathormonhiányban szenvedő más betegekkel ellentétben a mellékpajzsmirigyből készített kivonat injekciója után sem javult. Albright ezt a rendellenességet pseudohypoparathyreosisnak nevezte, és feltételezte, hogy a zavar nem a parathormon hiánya, hanem „képtelen reagálni rá”. A felvetést alátámasztó közvetlen bizonyítékok évtizedekkel később jelentek meg, és azóta számos más példát dokumentáltak a célszövetek hormonokra való reagálhatatlanságáról. Például az androgénreceptorok hiánya azt eredményezi, hogy a genetikailag férfi férfiak nőnek tűnnek. Egy másik példában a cukorbetegségben szenvedő betegek egy része nem reagál nagy mennyiségű inzulinra, mivel hiányoznak a hasnyálmirigy célsejtjein hatékony inzulinreceptorok. Ritka esetekben a strukturálisan abnormális hormont nem ismerik fel a receptorok a célsejteken, ami a hormon csökkent biológiai aktivitását eredményezi.

Valaha úgy gondolták, hogy az endokrin hipofunkció az öregedés oka; az életkorhoz kapcsolódó egyetlen jól dokumentált endokrin hipofunkció azonban a petefészek hormonok elvesztése, amely a menopauza idején és alatt vezet. Még a posztmenopauzás nőknél is a petefészkek továbbra is kis mennyiségű ösztrogént termelnek. Ezenkívül csökken az agyalapi mirigy növekedési hormonja és a mellékvese androgén termelése a nők és a férfiak életkorával, a férfiak életkorával pedig a herék működésének csökkenése. A legtöbb más endokrin mirigy esetében előfordulhat, hogy nincs változás vagy csak nagyon kicsi a funkció csökkenése. Hogy a változásoknak van-e túlélési értéke (vagy káros-e), nem világos.