Regulacja wydzielania hormonów

Czynność wydzielnicza gruczołów dokrewnych regulowana jest za pomocą złożonych mechanizmów, które dzielimy na trzy grupy: hormonalne, metaboliczne oraz nerwowe. Mechanizmy hormonalne są związane z występowaniem pętli ujemnych sprzężeń zwrotnych, regulujących uwalnianie hormonów z gruczołów takich jak tarczyca, nadnercza oraz jądra i jajniki. Regulacja poprzez mechanizmy metaboliczne wynika z bezpośredniego oddziaływania produktów przemian metabolicznych na wydzielanie hormonów − w ten sposób zachodzi np. regulacja wydzielania insuliny i glukagonu oraz zmienia się poziom glukozy w osoczu krwi. Mechanizmy nerwowe związane są z wpływem autonomicznego układu nerwowego na aktywność hormonalną gruczołów, np. rdzenia nadnerczy.

Mechanizmy hormonalne

Aktywność wydzielnicza gruczołów takich jak tarczyca, kora nadnerczy oraz jadra i jajniki kontrolowana jest na drodze sprzężeń zwrotnych. Nadrzędną funkcję w tych systemach regulacyjnych odgrywa podwzgórze i przysadka mózgowa.

Podwzgórze jest częścią międzymózgowia, w której syntetyzowane są neurohormony sterujące pracą przysadki mózgowej. Są to: 

• liberyny - podwzgórzowe czynniki stymulujące uwalnianie hormonów przysadki 

• statyny - podwzgórzowe czynniki hamujące uwalnianie hormonów przysadki 

Przysadka mózgowa jest gruczołem dokrewnym, który składa się z dwóch płatów: przedniego i tylnego. Płat przedni przysadki wytwarza m.in. hormony tropowe, takie jak adrenokortykotropina (ACTH), tyreotropina (TSH), folikulotropina (FSH) oraz hormon luteinizujący (LH), które które wpływają na aktywność wydzielniczą niektórych gruczołów pozaprzysadkowych (obwodowych). 

Podwzgórze i przedni płat przysadki mózgowej połączone są przez tzw. przysadkowy układ wrotny, dzięki któremu liberyny i statyny mogą oddziaływać na czynność przysadki.

Pętle sprzężenia zwrotnego ujemnego w regulacji czynności układu dokrewnego

Regulacja wydzielania hormonów w systemie podwzgórze‑przysadka mózgowa‑gruczoł pozaprzysadkowy odbywa się na drodze sprzężeń zwrotnych. Są to systemy sygnalizacyjne, wśród których wyróżnia się pojedyncze i podwójne pętle ujemnego sprzężenia zwrotnego.

R1VXMC53DXAC3

Przedstawiony jest schemat regulacji i kontroli hormonalnej niektórych procesów w organizmie. Narysowane są na nim prostokąty, które łączą strzałki. Ze schematu wynika, że hormon gruczołu obwodowego działa hamująco na podwzgórze. Z kolei neurohormony podwzgórza – liberyna oraz statyna działają na przysadkę mózgową - liberyna działa pobudzająco na przysadkę, a statyna hamująco. W przysadce powstaje hormon tropowy. Powoduje on pobudzenie dla gruczołu pozaprzysadkowego. Gruczoł ten tworzy hormon gruczołu obwodowego, który działa stymulująco na komórki organizmu.

Mechanizmy metaboliczne

Hormonalna regulacja poziomu glukozy we krwi

Stężenie glukozy we krwi jest względnie stałe i u zdrowego człowieka wynosi 70–110 mg/100 ml. Nieznaczne wahania jej stężenia związane są ze spożywanymi posiłkami i płynami, aktywnością ruchową (wysiłkiem fizycznym) czy aktualnym stanem emocjonalnym. Glukoza jest podstawowym substratem do produkcji ATP w procesie oddychania komórkowego, dlatego utrzymanie jej stałego stężenia we krwi jest kluczowe dla organizmu. Znaczne obniżenie stężenia glukozy w osoczu prowadzi do wyraźnych objawów hipoglikemiihipoglikemiahipoglikemii – utraty przytomności, drgawek, a nawet śmierci.

Podstawową rolę w utrzymaniu prawidłowego stężenia glukozy we krwi pełni trzustka i jej dwa podstawowe hormony – insulina i glukagon.

Insulina jest wydzielana przez komórki beta (βbeta) wysp trzustkowych, które są wrażliwe na stężenie glukozy w osoczu krwi. Wydzielenie insuliny do krwi prowadzi do:

• zwiększenia pobierania glukozy z krwi do komórek

• zwiększenia tempa przemian węglowodanów i odkładania zapasów glikogenu (glikogenogenezyglikogenogenezaglikogenogenezy) w mięśniach i wątrobie;

• zwiększenia syntezy białek i kwasów tłuszczowych;

• przyspieszenia tempa procesów utleniania glukozy w narządach i tkankach.

W wyniku powyższych procesów dochodzi do obniżenia stężenia glukozy we krwi. 

RGJB2E7ZXUMD6

Schemat przedstawia proces utrzymania odpowiedniego stężenia glukozy we krwi. Na środku w żółtej ramce jest napis. Prawidłowe stężenie glukozy we krwi. 70–110 miligramów glukozy na 100 mililitrów. Nad i pod ramką narysowane są koliste schematy ze strzałkami. Ten na górze przedstawia proces utrzymania odpowiedniego stężenia glukozy we krwi w przypadku jej wzrostu, a ten dole w przypadku jej spadku. Górny proces przedstawia się następująco. 1. Stężenie glukozy we krwi wzrasta (np. po posiłku). 2. Komórki B trzustki wydzielają insulinę do krwi. Obok narysowana jest trzustka. Ma podłużny, nieregularny kształt i żółty kolor. 3. Pod wpływem insuliny zwiększa się transport glukozy do komórek organizmu. Obok narysowane są jasnoróżowe komórki. Pod wpływem insuliny wątroba zostaje pobudzona do magazynowania glukozy w postaci glikogenu. Obok narysowana jest wątroba. 4. Stężenie glukozy we krwi spada. Stężenie glukozy we krwi jest ponownie prawidłowe. Dolny proces przedstawia się następująco. 1. Stężenie glukozy we krwi spada (np. w głodzie). 2. Komórki A trzustki wydzielają glukagon do krwi. Obok jest narysowana trzustka. 3. Pod wpływem glukagonu zwiększa się rozpad glikogenu w wątrobie i uwalnianie glukozy do krwi oraz zmniejsza się pobieranie glukozy przez komórki. Obok narysowana jest wątroba. 4. Stężenie glukozy we krwi wzrasta. Stężenie glukozy we krwi jest ponownie prawidłowe.

Glukagon działa antagonistycznie (przeciwstawnie) do insuliny. Jest on wydzielany przez komórki alfa (αalfa) wysp trzustkowych  w odpowiedzi na spadek stężenia glukozy w osoczu krwi. Glukagon uwalniany jest w czasie głodu lub podczas wysiłku fizycznego. Pod wpływem tego hormonu w wątrobie zachodzi proces glikogenolizy – rozpadu glikogenu i uwalniania glukozy do krwi.

Hormonalna regulacja poziomu wapnia w organizmie

Wapń jest niezwykle ważnym składnikiem mineralnym odgrywającym rolę w krzepnięciu krwi, jako budulec kości, a także wtórny przekaźnik w sygnalizacji wewnątrzkomórkowej. Jego prawidłowe stężenie w komórkach i płynach ustrojowych regulowane jest przez dwa, działające antagonistycznie hormony: kalcytoninę i parathormon. 

Mechanizmy nerwowe

Na drodze nerwowej regulowane jest wydzielanie hormonów rdzenia nadnerczy. Gruczoł ten jest przekształconym zwojem nerwowymzwój nerwowyzwojem nerwowym układu współczulnegoukład współczulny (sympatyczny)układu współczulnego, który po pobudzeniu przez neurony przedzwojowe wydziela do krwi adrenalinę i noradrenalinę. 

Czynnikami aktywującymi rdzeń nadnerczy do wydzielania hormonów są różnego rodzaju stresory środowiskowe. Informacja o nich przekazywana jest do rdzenia nadnerczy z podwzgórza za pośrednictwem nerwów układu współczulnego. W wyniku działania adrenaliny i noradrenaliny dochodzi do szeregu zmian fizjologicznych w organizmie, których celem jest czasowe zwiększenia jego zdolności psychofizycznych i wydolności, tak aby był gotowy do walki lub ucieczki.

Podsumowanie

• Czynność wydzielnicza gruczołów dokrewnych jest regulowana trzema rodzajami mechanizmów:
  - hormonalnymi – działającymi na zasadzie sprzężenia zwrotnego ujemnego między podwzgórzem, przysadką i gruczołami obwodowymi,
  - metabolicznymi – wynikającymi z wpływu substancji metabolicznych na wydzielanie hormonów (np. regulacja poziomu insuliny i glukagonu w zależności od stężenia glukozy),
  - nerwowymi – zależnymi od autonomicznego układu nerwowego (np. pobudzenie rdzenia nadnerczy przez układ współczulny w sytuacji stresu).

• Podwzgórze pełni nadrzędną funkcję kontrolną nad układem dokrewnym, wydzielając liberyny (pobudzające) i statyny (hamujące) działanie przysadki mózgowej.

• Przysadka mózgowa stanowi główny ośrodek pośredniczący między podwzgórzem a gruczołami obwodowymi poprzez wydzielanie hormonów tropowych (ACTH, TSH, FSH i LH), które regulują ich pracę.

• Mechanizm sprzężenia zwrotnego ujemnego polega na tym, że wzrost poziomu hormonów gruczołów obwodowych hamuje wydzielanie hormonów tropowych przez przysadkę oraz liberyn przez podwzgórze, co utrzymuje równowagę hormonalną.

• Mechanizmy regulacji metabolicznej obejmują m.in. kontrolę poziomu glukozy we krwi oraz poziomu wapnia w organizmie i zachodzą dzięki antagonizmowi hormonów.

• Regulacja poziomu glukozy:
  - Insulina (wydzielana przez komórki βbeta trzustki) – obniża poziom glukozy we krwi, nasila syntezę glikogenu, białek i tłuszczów.
  - Glukagon (wydzielany komórki αalfa trzustki) – działa antagonistycznie do insuliny, zwiększając poziom glukozy we krwi poprzez nasilenie glikogenolizy.

• Regulacja poziomu wapnia:
  - Parathormon (wydzielany przez przytarczyce)– zwiększa stężenie jonów Ca²⁺ we krwi,
  - Kalcytonina (wydzielana przez tarczycę)– obniża stężenie Ca²⁺, działa przeciwstawnie do parathormonu.

• Mechanizmy regulacji na drodze nerwowej dotyczą wydzielania adrenaliny i noradreanaliny przez rdzeń nadnerczy.

Ćwiczenia utrwalające