Ορμονικά συστήματα ΙΙ Ενδοκρινική ρύθμιση του ασβεστίου ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΖΩΩΝ 19-20/ 27 Μαρτίου 2017 Π.Παπαζαφείρη Ορμονικά συστήματα ΙΙ Ενδοκρινική ρύθμιση του ασβεστίου 1α.Η ανακύκληση των οστών 1β. Είδη κυττάρων 1γ. Ορμόνες 1δ. Ρύθμιση ασβεστίου και φωσφορικών 2. Ο θυρεοειδής αδένας 2α. Δομή και κυτταρική οργάνωση του αδένα 2β. Σύνθεση και έκκριση των ορμονών 2γ. Ρύθμιση της λειτουργίας 2δ. Δράσεις των ορμονών

Τρόπος παρουσίασης 1. ανατομική θέση, είδη κυττάρων, αναπτυξιακή προέλευση 2. αναφορά στο είδος (χημικό) των ορμονών 3. ρύθμιση της παραγωγής και της έκκρισης των ορμονών 4. αναφορά του –μοριακού- μηχανισμού δράσης (π.χ. μεταγωγή σήματος) 5. επιδράσεις των ορμονών (ποιες λειτουργίες του οργανισμού επηρεάζουν)

Ορμονικά συστήματα ΙΙ Ενδοκρινική ρύθμιση του ασβεστίου Είδη κυττάρων Ανακύκληση των οστών Ορμόνες Ρύθμιση ασβεστίου και φωσφορικών

Οστά Τα οστά αποτελούνται από τρία είδη κυττάρων: Οστεοβλάστες ,Οστεοκύτταρα, Οστεοκλάστες Οι οστεοβλάστες και τα οστεοκύτταρα προέρχονται από πρωτόγονα μεσεγχυματικά κύτταρα, τα οστεοπρογενετικά κύτταρα. Σκελετικοί αυξητικοί παράγοντες ελκύουν αυτά τα κύτταρα, καθορίζουν τη διαφοροποίησή τους σε οστεοβλάστες και επάγουν την αύξησή τους. Οι οστεοκλάστες προέρχονται από τα ίδια πρόδρομα κύτταρα όπως τα μονοκύτταρα της κυκλοφορίας και τα μακροφάγα των ιστών.

Σχηματισμός των οστών Ενεργοποιημένοι οστεοβλάστες συνθέτουν και εκκρίνουν κολλαγόνο τύπου Ι που δημιουργεί ένα πλέγμα διατεταγμένο σε κανονικές σειρές. Το πρώτο οργανικό πλέγμα ονομάζεται οστεοειδές και πάνω σε αυτό εναποτίθενται ασβέστιο και φωσφόρος σε ακανόνιστη μορφή. Όταν δημιουργηθούν οι κρύσταλλοι υδροξυαπατίτη γύρω από τους οστεοβλάστες, αυτοί χάνουν την ικανότητα σύνθεσης και μετατρέπονται σε εσωτερικά οστεοκύτταρα. Έτσι, η οστεοβλαστική δραστηριότητα παρατηρείται μόνο στην επιφάνεια των οστών. Στα οστά υπάρχουν μικρά κανάλια με τα οποία τα εσωτερικά οστεοκύτταρα επικοινωνούν με τα επιφανειακά. Η επαφή επιτυγχάνεται με κυτταρικές προεκβολές που παρέχουν την επιφάνεια μεταφοράς του ασβεστίου.

2α. Σχηματισμός –ανακύκληση των οστών

ασβέστιο πλάσματος Το εξωκυτταρικό ασβέστιο έχει συγκέντρωση 2.5mM περίπου και μεταβάλλεται ελάχιστα: η καθημερινή διακύμανση είναι μικρότερη από 10%. Περίπου 50% του συνολικού ασβεστίου του πλάσματος είναι σε ιονική μορφή η οποία είναι η βιολογικά ενεργός. Περίπου 40% είναι δεσμευμένο σε πρωτεΐνες κυρίως αλβουμίνη, ενώ το υπόλοιπο 10% είναι σε διάφορες μη ιονικές μορφές. Η ισορροπία ανάμεσα στο ελεύθερο και το δεσμευμένο ασβέστιο εξαρτάται από το ρΗ του αίματος. Η αλκάλωση αυξάνει το δεσμευμένο σε πρωτεΐνες ασβέστιο ενώ η οξέωση έχει αντίθετη δράση.

Αλληλεπίδραση των ορμονών που ρυθμίζουν την τελική συγκέντρωση του ασβεστίου στο πλάσμα

κύτταρα C του θυρεοειδούς -Καλσιτονίνη Η καλσιτονίνη (CT, πεπτιδική ορμόνη που συντίθεται στα κύτταρα C του θυρεοειδούς) μειώνει τα επίπεδα του ασβεστίου στο πλάσμα ανταγωνιζόμενη τη δράση της παραθορμόνης (PTH) στα οστά. Σε κατώτερα ζώα που ζουν σε υδάτινο περιβάλλον με υψηλή συγκέντρωση ασβεστίου, αποτελεί σημαντικό ρυθμιστή των επιπέδων ασβεστίου. Βρίσκεται επίσης στο νευρικό ιστό όπου δρα σαν νευροτροποποιητής και σαν αναλγητικό.

Καλσιτονίνη Είναι το μόνο πεπτίδιο που παράγεται σε σημαντικά ποσά στα κύτταρα C του θυρεοειδούς Στο κεντρικό νευρικό σύστημα, το γονιδιακό προϊόν –πεπτίδιο που σχετίζεται με την καλσιτονίνη (calcitonin gene related peptide) - φαίνεται να δρα σαν νευροδιαβιβαστής σε πεπτιδεργικούς νευρώνες

Η υποασβεστιακή δράση της καλσιτονίνης προκαλείται από την αναστολή της οστεόλυσης και της οστεοκλαστικής επαναρρόφησης ιδίως όταν αυτές έχουν διεγερθεί από την παραθορμόνη. Συνεχής έκθεση στην καλσιτονίνη ελαττώνει τελικά τον αριθμό των οστεοκλαστών και αλλάζει τη μορφολογία τους. μηχανισμός δράσης

Παραγωγή, ρόλος της 1,25-(ΟΗ)2-D

Σύνθεση της βιταμίνης D (1,25-(ΟΗ)2-D)

Δέρμα, νεφρός -Βιταμίνη D Είναι στεροειδές που συντίθεται στο δέρμα Έχει μεγάλη σημασία για την παροχή ασβεστίου στον σχηματισμό των οστών και τη διατήρησή του μέσα στο πλάσμα σε φυσιολογικά επίπεδα. Οι σκελετικοί μύες είναι ένας άλλος στόχος αυτής της ορμόνης όπου επάγει την μεταφορά του ασβεστίου και την πρόσληψη από το σαρκοπλασματικό δίκτυο. Ένας επιπλέον ρόλος της ορμόνης αφορά στην ανοσοδιαμόρφωση.

Δέρμα, νεφρός -Βιταμίνη D δρα μέσω πυρηνικών υποδοχέων του εντερικού επιθηλίου.

παραθυρεοειδείς αδένες - παραθορμόνη

Μηχανισμός σύνθεσης και έκκρισης της παραθορμόνης (ΡΤΗ)

παραθυρεοειδείς αδένες - παραθορμόνη Δρα άμεσα στα οστά και τους νεφρούς και αυξάνει την εισροή ασβεστίου στο πλάσμα. Έμμεσα, αυξάνει επίσης την απορρόφηση ασβεστίου από το έντερο.

η παραθορμόνη δρα (μέσω αδενυλικής κυκλάσης) κυρίως στους οστεοβλάστες επάγοντας την έκφραση του RANKL (Receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand)

Παράλληλοι οδοί ομοιόστασης για το ασβέστιο και το φώσφορο

Νεφρικές επιδράσεις της παραθορμόνης. Σε κάθε συγκέντρωση ασβεστίου στο πλάσμα, η παραθορμόνη μειώνει την ποσότητα ασβεστίου που αποβάλεται με τα ούρα και έτσι αντισταθμίζει την υπασβεστιαιμία, ενώ καταστολή της έκκρισης της παραθορμόνης αυξάνει την απέκκριση του ασβεστίου. Αντίθετα, η σχέση μεταξύ της απέκκρισης των φωσφορικών και των επιπέδων τους στο πλάσμα μετατοπίζεται από την παραθορμόνη προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Η στέρηση των φωσφορικών ενεργοποιεί την παραγωγή της 1,25-(ΟΗ)2-D που διεγείρει την απορρόφηση των οστών και φωσφορικών από το έντερο. Η ταυτόχρονη αύξηση των επιπέδων ασβεστίου θα καταστείλει την έκκριση της παραθορμόνης και έτσι θα ελαττωθεί η απέκκριση των φωσφορικών. Η διπλή ορμονική δράση επιτρέπει επιλεκτικούς μηχανισμούς ελέγχου της συγκέντρωσης ασβεστίου και φωσφορικών στο πλάσμα.

Σύνοψη:Ομοιόσταση του ασβεστίου στο πλάσμα

Ορμονικά συστήματα ΙΙ Ο θυρεοειδής αδένας 2α. Δομή και κυτταρική οργάνωση του αδένα 2β. Σύνθεση και έκκριση των ορμονών 2γ. Ρύθμιση της λειτουργίας 2δ. Δράσεις των ορμονών

2α. Δομή και κυτταρική οργάνωση του αδένα

Οι ορμόνες του θυρεοειδούς αδένα Είναι ο πρώτος ιστός που αναγνωρίστηκε και χαρακτηρίστηκε σαν ενδοκρινής αδένας Αναπτύσσεται από ενδόδερμα του εδάφους του φάρυγγα Είναι απαραίτητος για τη φυσιολογική ενδομήτρια ανάπτυξη του ΚΝΣ και του σκελετού

Θυρεοειδικές ορμόνες Η βασική ενδοκρινής μονάδα του θυρεοειδούς αδένα είναι το κυστίδιο που αποτελείται από μια κυκλική στιβάδα επιθηλιακών κυττάρων. Οι ορμόνες του θυρεοειδούς, θυροξίνη Τ4 και τριιωδοθυρονίνη Τ3, συντίθενται επί της θυρεοσφαιρίνης στη κοιλότητα του θυρεοειδικού κυστιδίου μετά από ενεργό πρόσληψη ιωδίου από τα κύτταρα του κυστιδίου. Η σύνθεση στηρίζεται στη δράση του ενζυμικού συμπλόκου υπεροξειδάσης.Η πρόσληψη στη συνέχεια του συμπλόκου ιωδιωμένης θυρεοσφαιρίνης πραγματοποιείται με πινοκυττάρωση και ακολουθεί πρωτεόλυση της θυρεοσφαιρίνης στα λυσοσώματα. Η πινοκυττάρωση είναι απαραίτητη για να γίνει έκκριση των θυρεοειδικών ορμονών.

2β. Σύνθεση και έκκριση των ορμονών Οι ενζυμικές αντιδράσεις που οδηγούν στην σύνδεση του ιωδίου με τις τυροσίνες πραγματοποιούνται στο κολλοειδές από το σύμπλοκο της υπεροξειδάσης Στάδια: 1. Πρόσληψη (ενεργητικά) και συμπύκνωση ιωδίου 2. Οξείδωση και ενσωμάτωση ιωδίου στον δακτύλιο της τυροσίνης 3. Σύζευξη δύο ιωδιωμένων τυροσινών Οι ορμόνες παραμένουν συνδεδεμένες στη θυρεοσφαιρίνη με πεπτιδικούς δεσμούς και η απελευθέρωσή τους στην κυκλοφορία προϋποθέτει πρωτεόλυση

ο κύκλος ζωής της θυρεοσφαιρίνης

Τ3,Τ4 Το μεγαλύτερο ποσοστό (>99%) των Τ3,Τ4 βρίσκεται στην κυκλοφορία ενωμένο με μια ειδική πρωτεΐνη. Βιολογική δράση έχουν μόνο οι ελεύθερες Τ3 και Τ4. Έτσι, για να διατηρούνται σταθερές οι συγκεντρώσεις των ελεύθερων ορμονών, οι μεταβολές στη συγκέντρωση της συνοδού πρωτεΐνης πρέπει να συνοδεύονται με αντίστοιχες μεταβολές στην έκκριση των ορμονών. Η Τ4 δρα σε μεγάλο βαθμό σαν προ-ορμόνη. Μονοϊωδίωση του εξωτερικού δακτυλίου της παράγει 75% της ημερήσιας Τ3 που είναι και η κύρια ενεργός ορμόνη. Ιωδίωση του εσωτερικού δακτυλίου παράγει rΤ3 η οποία είναι βιολογικά ανενεργός.

2γ. Ρύθμιση της λειτουργίας Οι ορμόνες της υπόφυσης και οι στόχοι τους (συνδέεται ο θυρεοειδής με την υπόφυση;)

Ρύθμιση της σύνθεσης και της έκκρισης των ορμονών του θυρεοειδούς Η θυρεοτροπίνη αποτελείται από δύο πεπτίδια που κωδικοποιούνται από διαφορετικά γονίδια (σε διαφορετικά χρωμοσώματα). Η υπομονάδα α είναι κοινή και στις γοναδοτροπίνες ενώ η β είναι ειδική και βιολογικά ενεργή Η θυρεοτροπίνη διεγείρει άμεσα τις αντιδράσεις πρόσληψης ιωδίου αλλά και όλα τα στάδια της σύνθεσης και της πρωτεολυτικής απελευθέρωσης των ορμονών

Μηχανισμός και δράσεις της TSH

Ρύθμιση της σύνθεσης Η TSH (θυρεοτρόπος ορμόνη) δρα στο θυρεοειδή μέσω υποδοχέων στη μεμβράνη των κυττάρων των κυστιδίων και σύνθετο σηματοδοτικό μηχανισμό του κυκλικού ΑΜΡ που συνοδεύεται από αύξηση ασβεστίου. Η ενεργοποίηση των υποδοχέων διεγείρει όλα τα στάδια από τη πρόσληψη του ιωδίου μέχρι την απελευθέρωση των ορμονών από τη θυρεοσφαιρίνη: σύνθεση των πρωτεϊνών (και της θυρεοσφαιρίνης), την οξείδωση της γλυκόζης και την αύξηση των κυττάρων των κυστιδίων, Αντιδράσεις οξείδωσης ιωδίου και απο-ιωδίωσης Σχηματισμό μικρολαχνών και έγκλιση κολλοειδών Μετατόπιση λυσοσωμάτων από τη βασική στην κορυφαία επιφάνεια του κυττάρου και μετατόπιση φαγολυσοσωμάτων προς την αντίθετη κατεύθυνση Αρνητική ανάδραση των Τ3 και Τ4 αλλά και της ντοπαμίνης και της σωματοστατίνης στην TRH

Μηχανισμός δράσης των θυρεοειδικών ορμονών

1δ. ΕΠΙ-Δράσεις των θυρεοειδικών ορμονών Οι θυρεοειδικές ορμόνες αυξάνουν το βασικό μεταβολισμό και είναι ο κύριος ρυθμιστής του. Η Τ3 ενώνεται με πυρηνικούς υποδοχείς στα κύτταρα-στόχους και το σύμπλοκο ορμόνης υποδοχέα αλληλεπιδρά με πολλές ρυθμιστικές περιοχές γονιδίων για να επάγει ή να αναστείλει τη σύνθεση ποικιλίας ενζύμων και άλλων πρωτεϊνών. Οι σπουδαιότερες δράσεις των θυρεοειδικών ορμονών σχετίζονται με την κατανάλωση οξυγόνου και τον μεταβολισμό. Προκαλούν αύξηση του καρδιακού ρυθμού, του αερισμού των πνευμόνων και της παραγωγής θερμότητας. Είναι επίσης απαραίτητες για την ομαλή ανάπτυξη και αύξηση του οργανισμού επιδρώντας στο ΚΝΣ και το σκελετικό σύστημα. Η απουσία τους έχει σαν αποτέλεσμα την καθυστέρηση στην ανάπτυξη του εγκεφάλου.

Επιδράσεις των θυρεοειδικών ορμονών

Επιδράσεις των θυρεοειδικών ορμονών

Λειτουργίες στο θυλάκιο του θυρεοειδούς ΣΥΝΟΨΗ

Σημαντικά ένα παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο η έκκριση των ορμονών ελέγχεται από συστήματα αρνητικής ανάδρασης οι σημαντικότεροι ενδοκρινείς αδένες και οι ορμόνες που εκκρίνουν περιγραφή της ανατομικής και λειτουργικής σχέσης μεταξύ του υποθαλάμου και της υπόφυσης ανατομία των επινεφριδίων και φυσιολογικές δράσεις των ορμονών του τρόπος σύνθεσης των θυρεοειδικών ορμονών και η φυσιολογική τους δράση ορμόνες που ελέγχουν την ομοιόσταση του ασβεστίου στο αίμα συγκριτική περιγραφή των φυσιολογικών δράσεων των ορμονών του παγκρέατος

Σημαντικοί όροι • ενδοκρινείς αδένες • ορμόνες • σύστημα υποθαλάμου- υπόφυσης • αδενοϋπόφυση (πρόσθιος λοβός) • νευροϋπόφυση (οπίσθιος λοβός) • αυξητική ορμόνη • γοναδοτροπίνες • θυρεοτρόπος • κορτικοτρόπος • προλακτίνη • ωκυτοκίνη • αντιδιουρητική ορμόνη • επινεφρίδια • κατεχολαμίνες • κορτικοστεροειδή • πάγκρεας • ινσουλίνη • γλυκαγόνη • θυρεοειδής • Τ3 • θυρεοσφαιρίνη • παραθυρεοειδείς αδένες • καλσιτονίνη • παραθορμόνη • βιταμίνη D3