Hormonálna sústava

Látkové riadenie činnosti organizmu, známe ako humorálna regulácia, je starší a evolučne primitívnejší spôsob riadenia v porovnaní s nervovou sústavou. Tento systém funguje prostredníctvom hormónov, ktoré sú chemickými nositeľmi informácií. Hormóny majú v tele len riadiace a koordinačné funkcie – nie sú zdrojom energie ani stavebným materiálom pre bunky. Tvoria sa v špecifických tkanivách a sú rozvážané krvou (alebo inými telovými tekutinami), aby pôsobili na cieľové bunky a orgány, ktoré majú pre tieto hormóny špecifické receptory.

Podľa chemickej štruktúry a rozpustnosti delíme hormóny do 3 základných skupín:

1. deriváty aminokyselín – malé molekuly (odvodené najmä od tyrozínu a tryptofánu). Patria sem hormóny drene nadobličiek (adrenalín, noradrenalín), ktoré sú rozpustné vo vode, ale aj hormóny štítnej žľazy (tyroxín), ktoré sú naopak rozpustné v tukoch
2. peptidové a bielkovinové hormóny – majú vyššiu molekulovú hmotnosť a sú tvorené reťazcami aminokyselín. Patria sem napríklad hormóny hypofýzy, pankreasu (inzulín) či prištítnych teliesok. Sú rozpustné vo vode.
3. lipidové deriváty (napr. steroidy) – sú to látky odvodené od cholesterolu, vďaka čomu sú rozpustné v tukoch. Patria sem pohlavné hormóny a hormóny kôry nadobličiek (kortikoidy).

Vo vode rozpustné hormóny nedokážu prejsť cez bunkovú membránu. Viažu sa na receptor na povrchu bunky a aktivujú tzv. druhého posla (napr. enzým c-AMP), ktorý spustí reakciu vnútri bunky. Naopak, steroidné hormóny a tyroxín (rozpustné v tukoch) prechádzajú priamo cez membránu do cytoplazmy alebo jadra, kde sa viažu na vnútrobunkové receptory a priamo ovplyvňujú transkripciu génov a tvorbu bielkovín.

Podľa pôvodu delíme hormóny na:

• endokrinné (žľazové) hormóny – produkujú sa v špeciálnych orgánoch určených výlučne na tento účel – v žľazách s vnútornou sekréciou (endokrinné žľazy), ktoré nemajú vývody a sekrét vylučujú priamo do krvi,
• tkanivové hormóny – produkujú ich bunky alebo skupiny buniek v orgánoch, ktoré majú primárne inú funkciu. Príkladom sú hormóny sliznice žalúdka (gastrín) a tenkého čreva (sekretín) riadiace trávenie, renín a erytropoetín v obličkách, alebo tkanivové mediátory ako histamín a sérotonín.

Hypofýza (podmozgová žľaza) link

Hypofýza (hypophysis, glandula pituitaria) je malé oválne teliesko (veľké asi 1 cm, s hmotnosťou cca 0,5 g), ktoré je s medzimozgom spojené krátkou stopkou (infundibulum). Je uložená v chránenej kostnej jamke nazývanej turecké sedlo (sella turcica) na klinovej kosti lebečnej spodiny. Jej laloky sú vývojovo, štruktúrne aj funkčne od seba úplne odlišné.

Predný lalok (adenohypofýza) link

Adenohypofýza (adenohypophysis) je pravou žľazou s vnútornou sekréciou (vznikla z ektodermu ústnej dutiny). Vylučuje šesť hlavných hormónov, z ktorých väčšina priamo riadi činnosť ostatných žliaz s vnútornou sekréciou a pohlavných žliaz – tzv. glandotropné a gonádotropné hormóny. Preto má adenohypofýza ústredné postavenie v celkových hormonálnych reguláciách tela.

Sama však podlieha riadiacemu vplyvu hypotalamu. Hypotalamus a adenohypofýza sú spojené bohatou sieťou krvných ciev. V hypotalame sa tvoria regulačné hormóny – stimulujúce (liberíny) a inhibujúce (statíny) –, ktoré sa krvou dostávajú do adenohypofýzy a tam priamo zapínajú alebo vypínajú tvorbu jej vlastných hormónov.

Medzi hormóny adenohypofýzy patria:

• rastový hormón (somatotropný hormón, STH/GH) – podporuje súmerný rast kostry, chrupiek a mäkkých orgánov. Zvyšuje transport aminokyselín a tvorbu bielkovín. Zvýšená produkcia STH v mladosti spôsobuje nadmerný vzrast – gigantizmus. Pri jeho nedostatku počas vývinu vzniká trpasličí vzrast – nanizmus. Ak sa STH nadmerne vylučuje až v dospelosti (keď sú rastové štrbiny kostí už uzavreté), spôsobuje ochorenie akromegáliu – neprimeraný rast okrajových častí tela (prstov, nosa, brady a sánky).
• adrenokortikotropný hormón (ACTH) – glandotropný hormón; fyziologicky riadi činnosť kôry nadobličiek, najmä sekréciu dôležitých glukokortikoidov (kortizolu)
• tyreotropný hormón (TTH/TSH) – glandotropný hormón; reguluje rast a sekrečnú činnosť štítnej žľazy
• folikulostimulačný hormón (FSH) – gonádotropný hormón; u žien riadi dozrievanie folikulov vo vaječníkoch a produkciu estrogénov, u mužov aktívne podporuje spermiogenézu (tvorbu spermií v semenníkoch)
• luteinizačný hormón (LH) – gonádotropný hormón; u žien fyziologicky spúšťa ovuláciu a stimuluje tvorbu žltého telieska, u mužov podnecuje Leydigove bunky v semenníkoch na produkciu testosterónu
• prolaktín (luteotropný hormón, LTH/PRL) – gonádotropný hormón; uplatňuje sa najmä u žien – pripravuje prsné žľazy a priamo stimuluje tvorbu a vylučovanie mlieka po pôrode. Zároveň podporuje produkciu progesterónu v žltom teliesku.

Stredný lalok link

U človeka stredný lalok hypofýzy (pars intermedia) ako samostatný anatomický útvar takmer neexistuje (je zrastený s adenohypofýzou a tvoria ho len drobné dutinky), avšak u nižších stavovcov je výrazný. Produkuje melanotropný hormón (melanotropín, MSH), ktorý vplýva na intenzitu kožnej pigmentácie (usmerňuje napríklad schopnosť rýb a obojživelníkov sezónne meniť farbu).

Zadný lalok (neurohypofýza) link

Neurohypofýza (neurohypophysis) nie je pravou endokrinnou žľazou (vznikla ako výbežok medzimozgu) a sama hormóny nesyntetizuje. Obidva jej hormóny sa tvoria priamo v neurosekrečných bunkách hypotalamu a do neurohypofýzy prúdia transportom cez dlhé nervové vlákna. V neurohypofýze sa len dočasne uskladňujú a v prípade potreby uvoľňujú do krvi:

• antidiuretický hormón (adiuretín, ADH / vazopresín) – riadi hospodárenie tela s vodou. Zvyšuje priepustnosť a spätné vstrebávanie vody v distálnych a zberných kanálikoch obličiek (vylúčeného moču je menej a je koncentrovanejší). Okrem toho vo vyšších dávkach vyvoláva zúženie ciev, čím zvyšuje krvný tlak (odtiaľ názov vazopresín). Jeho nedostatok spôsobuje ochorenie močová úplavica (diabetes insipidus).
• oxytocín – u žien podnecuje rytmické sťahy hladkých svalov maternice (nevyhnutné pre pôrod) a stimuluje sťahy mliekovodov, čím umožňuje vystrekovanie mlieka pri dojčení. Považuje sa aj za dôležitý hormón sociálneho správania – podporuje tvorbu emočného puta a materských väzieb.

Šuškovité teliesko (epifýza) link

Šuškovité teliesko (epifýza, corpus pineale) je malý (asi 8 mm dlhý) hrachovitý útvar umiestnený hlboko v zadnej časti medzimozgu (presnejšie v oblasti epitalamu).

• melatonín – hlavný hormón tejto žľazy, ktorý sa vyznačuje výraznou cirkadiánnou produkciou. Tvorí sa výlučne za tmy (s maximom v noci), pričom svetlo jeho produkciu brzdí. Prirodzene tak reguluje náš denný rytmus spánku a bdenia. Jeho hladina sa prirodzene znižuje aj na jar počas dlhších dní.

Štítna žľaza link

Štítna žľaza (glandula thyreoidea) sa nachádza v prednej časti krku, priložená k chrupkám hrtana a k začiatku priedušnice. Anatomicky sa skladá z dvoch navzájom spojených lalokov. Základnou stavebnou jednotkou žľazy sú drobné vačky – folikuly, vo vnútri ktorých sa nachádza bielkovinový koloid slúžiaci na uskladnenie vytvorených hormónov.

Produkuje kľúčové hormóny tyroxín a trijódtyronín, ktoré vo svojej molekule nevyhnutne obsahujú jód. Nedostatok jódu v potrave má za následok zníženú tvorbu týchto hormónov (preto sa kuchynská soľ preventívne jodizuje).

• tyroxín (T4) – je absolútne nevyhnutný pre normálny priebeh premeny látok (obsahuje 4 atómy jódu). Povzbudzuje celkový bunkový metabolizmus živín, zvyšuje spotrebu kyslíka a tvorbu tepla v tkanivách (silným fyziologickým podnetom pre jeho zvýšené vylučovanie je chlad). V skorých vývinových štádiách má účinky na rast kostí a dozrievanie centrálnej nervovej sústavy.
• trijódtyronín (T3) – skrátene nazývaný len tyronín (obsahuje 3 atómy jódu). Má veľmi podobné účinky ako tyroxín, ale pre bunky je aktívnejší a jeho účinok je rýchlejší a silnejší.
• kalcitonín (tyreokalcitonín) – tvorí sa mimo folikulov, v špecializovaných parafolikulárnych (C-bunkách) štítnej žľazy. Pôsobí ako fyziologický antagonista parathormónu. Znižuje hladinu vápnika v krvi a bráni odbúravaniu kostného tkaniva tým, že podporuje ukladanie vápnika do kostí.

Nedostatočná činnosť u novorodencov a detí spôsobuje vážne spomalenie fyzického rastu a ťažkú mentálnu zaostalosť (stav známy ako kretenizmus). U dospelého človeka sa nedostatok (hypotyreóza) prejaví znížením premeny látok, únavou, priberaním, zimomravosťou a vznikom strumy (zväčšenej žľazy). Nadmerná činnosť (hypertyreóza, napr. Basedowova choroba) vedie k opačným prejavom: pacient pociťuje nepokoj, zrýchlenie srdcovej činnosti, potenie, stratu hmotnosti a typickým znakom sú nápadne vystúpené očné gule (exoftalmus) hromadením tekutiny za očami.

Prištítne telieska link

Prištítne telieska (glandulae parathyreoideae) sú malé oválne útvary veľkosti šošovice, zvyčajne štyri, ktoré sú uložené priamo na zadnej strane lalokov štítnej žľazy.

• parathormón (PTH) – je nevyhnutný na udržiavanie stálej hladiny vápnika a fosforu v krvi. Jeho vylučovanie je riadené aktuálnou koncentráciou vápnika v krvi na princípe negatívnej spätnej väzby.

Ak hladina vápnika klesne, parathormón ju okamžite zvyšuje tromi spôsobmi:

1. aktivuje kostné bunky osteoklasty, ktoré začnú odbúravať kostné tkanivo a uvoľňovať vápnik do krvného obehu
2. znižuje straty vápnika obličkami (zvyšuje jeho spätnú resorpciu z moču)
3. v spolupráci s vitamínom D podnecuje zvýšené vstrebávanie vápnika z potravy cez stenu tenkého čreva

Pri zníženej produkcii parathormónu klesá hladina vápnika v krvi (hypokalcémia), čo vedie k nebezpečnej zvýšenej nervovo-svalovej dráždivosti a bolestivým svalovým kŕčom – stavu zvanému tetania. Naopak, nadprodukcia vedie k odvápňovaniu a demineralizácii kostí.

Podžalúdková žľaza link

Podžalúdková žľaza (pancreas) je veľká žľaza, ktorá má zmiešanú funkciu. Okrem vytvárania pankreatickej šťavy, ktorá pôsobí ako tráviaca šťava v tenkom čreve (exokrinná funkcia), má aj špecializovanú endokrinnú funkciu. V drobných zhlukoch buniek zvaných Langerhansove ostrovčeky (ktorých je v pankrease približne milión) sa produkujú kľúčové metabolické hormóny – inzulín a glukagón. Sú to antagonistické hormóny, keďže účinky jedného pôsobia presne proti účinkom druhého:

• inzulín (produkujú ho tzv. B-bunky) – dôležitý hormón, ktorý zasahuje do metabolizmu. Znižuje hladinu glukózy v krvi tým, že zvyšuje priepustnosť bunkových membrán pre glukózu. Robí to prostredníctvom zabudovania transportérov GLUT4 do plazmatickej membrány (najmä vo svalovom a tukovom tkanive). Taktiež povzbudzuje premenu glukózy na zásobný glykogén a stimuluje tvorbu bielkovín.
• glukagón (produkujú ho tzv. A-bunky) – zvyšuje hladinu glukózy v krvi tým, že podnecuje bunky pečene, aby urýchlene odbúravali zásobný glykogén späť na glukózu. Na rozdiel od inzulínu nie je jeho prítomnosť pre funkciu tela absolútne nevyhnutná, nakoľko jeho funkciu vedia do istej miery nahradiť iné hormóny (napr. adrenalín).

Cukrovka (Diabetes mellitus) link

Cukrovka (diabetes mellitus) je chronická hormonálna porucha, spôsobená neschopnosťou tela produkovať alebo využívať inzulín. Jej základným klinickým prejavom je zvýšená hladina cukru v krvi – hyperglykémia.

Normálna a fyziologická hodnota cukru v kapilárnej krvi nalačno (glykémia) sa pohybuje v rozmedzí 3,9–5,6 mmol/l. O cukrovke hovoríme vtedy, ak je hodnota glykémie ≥ 7,0 mmol/l nalačno alebo ≥ 11,1 mmol/l po jedle (respektíve po glukózovej záťaži).

Vzhľadom na biologickú príčinu jej vzniku rozlišujeme viaceré typy cukrovky:

• cukrovka 1. typu – je autoimunitné ochorenie, pri ktorom biele krvinky vlastného imunitného systému napádajú B-bunky Langerhansových ostrovčekov pankreasu. Výsledkom je absolútny nedostatok inzulínu v tele. Diagnostikuje sa zväčša v mladosti a na Slovensku tvorí približne 7,6 % prípadov cukrovky. Hladina krvného cukru sa pri tomto type musí trvalo regulovať vonkajším podávaním inzulínu.
• cukrovka 2. typu – je ochorenie spojené so životosprávou, nadváhou a nedostatkom aktivity. Inzulín sa v tele tvorí, ale na plazmatických membránach cieľových buniek je nedostatok transportérov glukózy, bunky na inzulín reagujú slabšie (inzulínová rezistencia). Tento typ sa vyskytuje u dospelých a starších ľudí (tvorí až 91 % prípadov). Liečba zahŕňa diétu, zvýšenie pohybu a úpravu metabolizmu liekmi.
• tehotenská cukrovka (gestačný diabetes) – špecifický stav u žien (tvorí asi 0,6 % prípadov), ktorý vzniká následkom metabolickej záťaže počas tehotenstva. Mierne zvýšená hladina glukózy môže ovplyvniť vývin plodu, preto sa vykonáva orálny glukózový tolerančný test (oGTT). Ten spočíva vo vypití roztoku so 75 g glukózy a následnom meraní glykémie.

U neliečených jedincov nemôžu bunky získavať energiu z glukózy, a preto sú nútené náhradne spaľovať zásoby tukov a bielkovín. V tele sa tak môžu začať hromadiť kyslé splodiny rozkladu tukov, čo môže viesť k život ohrozujúcemu stavu – ketoacidotickej kóme, ktorá sa prejavuje zrýchleným dýchaním a typickým acetónovým zápachom z úst. Dlhodobo neregulovaná a zvýšená hladina krvného cukru navyše poškodzuje cievy a nervy, čo môže spôsobiť dehydratáciu, slepotu, ťažké kardiovaskulárne ochorenia a nezvratné zlyhanie obličiek. Výskyt cukrovky má stúpajúcu tendenciu (postihuje cca 6,5 % populácie) a predstavuje typickú civilizačnú chorobu.

Nadobličky link

Nadobličky (glandulae suprarenales) sú párové endokrinné žľazy uložené na hornom póle obidvoch obličiek. Skladajú sa z dvoch anatomicky, funkčne aj vývojovo odlišných častí – z kôry a drene. Každá z nich syntetizuje vlastné špecifické hormóny. Celé tkanivo nadobličky obsahuje veľké množstvo kyseliny askorbovej (vitamínu C).

Kôra nadobličiek link

Tvorí približne 90 % objemu nadobličky a pre vysoký obsah uložených tukov (lipoidov) má typické zlatožlté sfarbenie. Hormóny, ktoré produkuje, označujeme súhrnným názvom kortikosteroidy. Predstavujú komplex asi 30 látok steroidnej povahy, ktoré fyziologicky zaraďujeme do 3 hlavných skupín:

1. glukokortikoidy – riadia premenu základných živín a mobilizujú tkanivové bielkoviny. Ich sekrécia je regulovaná z medzimozgu prostredníctvom hormónu ACTH (adrenokortikotropný hormón) z adenohypofýzy.
   • kortizol – zasahuje do premeny bielkovín a tukov. Zvyšuje rozpad bielkovín a zo zásobární uvoľňuje tuky, čím mobilizuje vnútorné rezervy zdrojov energie a pomáha telu udržiavať stabilnú hladinu glukózy najmä v situáciách, keď sú na organizmus kladené zvýšené nároky. Vo väčších dávkach (využívaných v medicíne) dokáže tlmiť zápalové a alergické procesy (tlmí imunitný systém).
2. mineralokortikoidy – riadia premenu anorganických látok a ovplyvňujú hospodárenie s vodou
   • aldosterón – reguluje v tele hladinu a hospodárenie so sodíkom a draslíkom. Podnecuje zadržiavanie sodíka v organizme (znižuje jeho straty obličkami), čo vedie k zadržiavaniu vody a zvýšeniu krvného tlaku, a súčasne zvyšuje vylučovanie prebytočného draslíka. Aldosterón je pre správne fungovanie tela nevyhnutný – jeho akútny nedostatok by viedol k rapídnym stratám sodíka a vody z organizmu. Postupne nastáva rozvrat vnútorného prostredia, ktorý má za následok zlyhanie telesných funkcií a napokon aj smrť.
3. androgény a estrogény (nadobličkové pohlavné hormóny) – v malom množstve sa tu tvoria látky podobné pohlavným hormónom, ktoré dopĺňajú primárnu produkciu pohlavných žliaz

Dreň nadobličiek link

Dreň nadobličiek má sivastú farbu a z embryologického hľadiska ide o premenené a prispôsobené nervové tkanivo, ktorého produkcia je priamo riadená sympatickými nervami autonómnej nervovej sústavy.

• adrenalín (epinefrín) a noradrenalín (norepinefrín) – obidva hormóny povzbudzujú činnosť obehovej sústavy, no ich účinok na cievy sa líši. Kým adrenalín rozširuje priesvit ciev vo svaloch a zrýchľuje činnosť srdca, noradrenalín naopak vyvoláva celkové zúženie ciev (vazokonstrikciu) a zvyšuje krvný tlak. Zlepšujú dýchanie rozšírením priedušiek. Pôsobia aj na premenu látok – zvyšujú hladinu krvného cukru mobilizáciou glykogénu z pečene a zrýchľujú rozklad tukov v tukovom tkanive, čím telu sprístupňujú zvýšené zdroje energie.

Hormóny drene nadobličiek v súhre s glukokortikoidmi fyziologicky zvyšujú pripravenosť a odolnosť organizmu proti stresu. Kým dreň reaguje okamžite na nervové signály (príprava na akciu), kôra sa aktivuje hormonálne pri dlhodobejších stresových podmienkach. Stres je z hľadiska biológie prirodzená reakcia a adaptácia organizmu na záťaž, ktorá môže byť vyvolaná rôznymi podnetmi (fyzická záťaž pri športe, chirurgický zákrok, boj s infekciou, chlad, ale aj psychické či pracovné preťaženie).

Hormóny pohlavných žliaz link

Pohlavné hormóny primárne slúžia na zachovanie biologického druhu, no pre samotný život jednotlivca nie sú absolútne nevyhnutné. Ich hlavná úloha spočíva v komplexnej regulácii pohlavných funkcií a procesov, ktoré s reprodukciou priamo súvisia. Tvoria sa v príslušných pohlavných orgánoch (gonádach), pričom u žien sa dôležitá produkcia hormónov počas tehotenstva presúva aj na vyvíjajúcu sa placentu. U oboch pohlaví sa pohlavné hormóny v malom množstve tvoria aj v kôre nadobličiek. Ich produkcia je kaskádovite riadená hormónmi z hypofýzy (najmä FSH a LH).

• estrogény (napr. estradiol, estrón, estriol) – tvoria sa prirodzene vo vaječníkoch (konkrétne ich produkujú bunky dozrievajúceho Graafovho folikulu) a počas gravidity v placente. Ich fyziologická hladina v krvi cyklicky kolíše a aktívne riadi tzv. proliferačnú fázu menštruačného cyklu (podporuje rast a regeneráciu sliznice maternice). Estrogény podporujú vývin primárnych aj typických sekundárnych pohlavných znakov a terciárnych pohlavných znakov u žien (rast pŕs, typické ukladanie tuku a ochlpenie). V malom množstve sa produkujú aj u mužov (v semenníkoch), kde majú dôležité protizápalové účinky a podieľajú sa na udržiavaní optimálnej pevnosti a hustoty kostí.
• progesterón (gestagén) – hormón primárne produkovaný bunkami žltého telieska (corpus luteum) po ovulácii a v tehotenstve placentou. Udržuje funkčnú časť sliznice maternice v tzv. sekrečnej (luteálnej) fáze, čím vytvára priaznivé prostredie pre prijatie embrya. Zabraňuje tiež dozrievaniu ďalších folikulov vo vaječníku. Fyziologickým prejavom jeho vysokej hladiny je zrýchlenie dýchania, mierne zvýšenie pulzovej frekvencie a nárast bazálnej teploty tela.
• choriongonadotropín (hCG) – unikátny hormón, ktorý sa začína tvoriť v placente krátko po úspešnom uhniezdení (nidácii) embrya počas gravidity. Podporuje ďalšiu nepretržitú tvorbu progesterónu a estrogénov priamo v žltom teliesku vaječníka (čím ho mení na žlté teliesko gravidity). Udržiava vhodné hormonálne podmienky pre bezpečný vývin rastúceho plodu, zastavuje menštruačný cyklus a pomáha pripraviť prsné žľazy matky na produkciu mlieka. Jeho skorá prítomnosť v moči ženy sa využíva v bežných diagnostických tehotenských testoch.
• testosterón (androgén) – kľúčový mužský pohlavný hormón, ktorý sa nepretržite tvorí v semenníkoch (konkrétne činnosťou intersticiálnych Leydigových buniek). Jeho vyplavovanie je riadené luteinizačným hormónom (LH) z hypofýzy. Je nevyhnutný pre vznik a správny funkčný vývin mužských pohlavných orgánov a úzko podmieňuje rozvoj sekundárnych pohlavných znakov u mužov (zväčšenie hrtana, mutácia hlasu, špecifický rast fúzov a ochlpenia, mohutnejšia stavba svalstva). V dospelosti udržuje vysokú vitalitu spermií, pričom má na celé telo silný anabolický účinok (podporuje tvorbu bielkovín). Svojím pôsobením na urýchlenú osifikáciu (kostnatenie) rastových chrupiek sa podieľa na definitívnom zastavení rastu tela do výšky.