Sveučilište u ZagrebuPrirodoslovno-matematički fakultet

143963 Animalna fiziologija

6. Endokrini sustav

Prof.dr.sc. Dubravka Hranilović

Biološki odsjekZavod za animalnu fiziologiju

Rooseveltov trg 6Zagreb

dubravka.hranilovic@biol.pmf.hr

VI Endokrini sustav

(c) 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning

endokrina stanica

krv molekula hormona

receptor hormona

ciljna stanica

Osovina hipotalamus - hipofiza

Veliki mozak

Međumozak

Prednji mozak

Pons

Produljena moždina Mali mozak

Srednji mozak

Stražnji mozak

MOŽDANO DEBLO

Leđna moždina

Hipotalamus

Talamus

Kora velikog mozga

hipotalamus

hipofiza

NEUROSEKRETORNE STANICE: → neurohormon • završetci aksona na kapilarama:

neurohemalni organ

• otpuštanje u intersticijski prostor • difuzija u kapilare

neurohemalni organ

živčani podražaj

endokrino tkivo

ciljni organ

vena

arterija

NEUROHIPOFIZA

supraoptička jezgra

paraventrikularna jezgra

hipotalamus

ADENOHIPOFIZA

sekretorne stanice

neuroni koji proizvode oslobađajuće/inhibirajuće hormone

primarne kapilare u središnjoj uzvisini (median eminence)

NEUROHIPOFIZA

• stražnji režanj

• živčani završetci

• tijela u supraoptičkim i paraventrikularnim jezgrama hipotalamusa

→ oksitocin

→ antidiuretički hormon (ADH)

povećana osmolarnost

plazme

BUBREG pojačana reapsorpcija

vode iz primarnog filtrata

MATERNICA kontrakcija

glatkih mišića pri porodu

MLIJEČNE ŽLIJEZDE istiskivanje mlijeka

ŽIVČANI PODRAŽAJ

sisanje, pritisak glavice o cerviks

ADENOHIPOFIZA

• izlučuje: hormon rasta (GH)

prolaktin (PL)

tirotropin (TSH) ⇒ ŠTITNJAČA

folikulo-stimulirajući hormon (FSH)⇒ JAJNICI, TESTISI

luteinizirajući hormon (LH) ⇒ JAJNICI, TESTISI

adrenokortikotropin (ACTH) ⇒ KORA NADBUBREŽNE ŽLIJEZDE

• srednji režanj: melanocito-stimulirajući hormon (MSH)

NEUROHORMONI HIPOTALAMUSA stimulirajući inhibirajući hormoni koji potiču oslobađanje: hormoni koji koče oslobađanje: - kortikotropina (CRH) - melanotropina (MIH) - hormona rasta (GRH) - prolaktina (PIH) - gonadotropina (GnRH) - hormona rasta (GIH, somatostatin) - tirotropina (TRH)

Median eminence ADENOHIPOFIZA

živčani podražaj

hipotalamus

oslobađajući ili inhibirajući

hormoni

adenohipofiza

(srednji režanj)

endokrine žlijezde

hormoni

somatsko tkivo

metabolički odgovor

metabolički produkti

DUGA PETLJA

KRATKA PETLJA

DUGA PETLJA

1) Hormoni koji reguliraju rast i metabolizam - hormon rasta (adenohipofiza), tiroksin, trijodotironin (štitnjača) 2) Hormoni koji reguliraju metabolizam glukoze - inzulin, glukagon (gušterača), kortizol (kora nadbubrežne žlijezde), adrenalin (srž nadbubrežne žlijezde) 3) Hormoni koji reguliraju ravnotežu vode i minerala - antidiuretički hormon (neurohipofiza), aldosteron (kora nadbubrežne žlijezde), natrij-uretički peptid (srčani atrij), paratiroidni hormon (nuzštitna žlijezda), kalcitonin (C-stanice štitnjače) 4) Reproduktivni hormoni - estrogeni, progesteron (ovariji), testosteron (testisi), oksitocin (neurohipofiza), prolaktin (adenohipofiza)

Hormoni koji reguliraju razvoj i metabolizam

(c) 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning

somatomedini

jetra

hormon rasta

adenohipofiza

somatostatin GHRH (+)

hipotalamus

centar za san

razina glukoze

i ak centar za stres

u mozgu 1) Hormon rasta

peptid, + GRH, - GIH

METABOLIČKI UČINCI:

(c) 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning

HORMON RASTA

MIŠIĆI JETRA MASNO TKIVO

unos aminokiselina

sinteza proteina unos glukoze

lipoliza

smanjenje masnog tkiva

sinteza RNA

glukoneo-geneza

proizvodnja somatomedina

sinteza proteina

unos glukoze

povećanje mišićne mase

povećanje razine glukoze u krvi

RAZVOJNI UČINCI:

SOMATOMEDINI

HONDROCITI U KOSTIMA RAZNI ORGANI I TKIVA

povećani linearni rast povećani rast tkiva i organa

sinteza kolagena sinteza proteina proliferacija stanica

sinteza proteina sinteza RNA sinteza DNA veličina i broj stanica

IGF-II IGF-I

2) Hormoni štitnjače

(c) 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning

↓ koloid: proteini (tiroglobulin)

aktivni unos!

receptori u jezgri ⇒ transkripcija

UČINCI TIROKSINA: METABOLIČKI

• pojačani metabolizam ⇒ toplina

RAZVOJNI

• grananje aksona i dendrita, mijelinizacija živaca

• (+ GH) rast i sazrijevanje kostiju, zubi, dlačnih folikula, kože

• “budnost” i odgovor na vanjske podražaje

podražaj iz centra za regulaciju temperature

hormoni štitnjače

pojačani metabolizam u mišićima i unutarnjim organima

Hormoni koji reguliraju metabolizam glukoze

hranjenje: periodično

trošenje energije: kontinuirano

energetske zalihe: pohrana ↔ mobilizacija

[Glukoza]

M O Z A K

a) osnovna regulacija

kapilare

Alfa stanice

Beta stanice

Langerhansovi otočići

GLUKAGON INZULIN

razina glukoze u krvi

1) Hormoni endokrine gušterače

INZULIN: • receptori na membrani → Tyr kinaza • ↑ unos glukoze u sva tkiva • ↑ sinteza glikogena u mišićima i jetri • spremanje zaliha u obliku triglicerida • ↑ unos ak u mišiće, sinteza proteina

visoka konc. glukoze

niska konc. glukoze

glukagon inzulin

JETRA

sinteza glikogena

MIŠIĆI sinteza glikogena

i proteina

SVA TKIVA olakšani unos

glukoze

ADIPOZNO TKIVO stvaranje zaliha u obliku triglicerda

glikogenoliza glukoneogeneza

GLUKAGON: receptori na membrani →cAMP • u jetri: glikogenoliza i oslobađanje glukoze u krvotok • razgradnja masti i proteina • glukoneogeneza glukoza

b) brza adaptacija tijela na situacije koje mogu ugroziti integritet organizma

80% kora STEROIDI

20% srž KATEKOLAMINI

Zona glomerulosa MINERALOKORTIKOIDI Zona fasciculata GLUKOKORTIKOIDI Zona reticularis ANDROGENI

2) Hormoni nadbubrežne žlijezde

ponoć dopodne

Doba dana

popodne

San FIZIČKI

Hipoglikemija

Ozljeda

Intenzivno vježbanje

PSIHIČKI

Akutna tjeskoba

Kronična tjeskoba

Stres Cirkadijani ritam

KORA NADBUBREŽNE ŽLIJEZDE → glukokortikoidi

KORTIZOL

kortizon

kortikosteron

stres, cirkadijani ritam

glukokortikoidi

MIŠIĆI mobilizacija

aminokiselina

MASNE STANICE mobilizacija masnih

kiselina

JETRA glukoneogeneza ⇒ ↑ razina glukoze u krvi

> konc. → farmakološki efekti (protuupalni, imunosupresivni)

Mozak

adrenalin

krv

Razni efektorski

organi

NA srce

Leđna moždina

Nadbubrežne žlijezde srž

Predganglijski neuron

Simpatički gangliji

Postganglijski neuron

SRŽ NADBUBREŽNE ŽLIJEZDE → katekolamini

• kromafine stanice ↓ sekretorne granule: adrenalin • sinapse s predganglijskim

simpatičkim živcima

viši centri

leđna moždina

predganglijsko vlakno acetilkolin

adrenalin

aksonski završetak

kromafina stanica

kapilara

• receptori na membrani ⇒ sustav drugih glasnika

Jetra

Laktat

Glikogenoliza

mišić

krv

Laktat

Glukoza

Glicerol

Lipoliza Adipozno tkivo

Glukoza

Masne kis.

Glikogenoliza

Živčani sustav Srce i skeletni mišići

- glikogenoliza i glukoneogeneza

⇒ žustra mišićna aktivnost u “fight or flight” situacijama

Hormoni koji reguliraju ravnotežu vode i minerala

• djelovanje putem cAMP UČINCI: • ↑ propusnost kanalića za vodu • ↑ reapsorpcija vode iz

mokraće ⇒ < Vmokraće, > Vkrvi

povećana osmolarnost

plazme

BUBREG pojačana reapsorpcija

vode iz primarnog filtrata

1) Antidiuretički hormon (vazopresin)

a) regulacija osmolarnosti i volumena plazme

2) Mineralokortikoid ALDOSTERON

Jetra

Pluća

Enzim za koverziju

angiotenzina

Renin Bubreg

Angiotenzinogen

Angiotenzin I

Angiotenzin II

Aldosteron

Stanice zone glomerulose

↓krvni tlak, protok krvi kroz bubrege

pojačana reapsorpcija Na+(vode) u bubrežnim kanalićima

aktivacija preko sustava renin-angiotenzin

3) Atrijski Na-uretički peptid (ANP)

povećani venski tlak ↓

srčani atrij ↓

ANP ⇓

↓ reapsorpcija Na+ (vode) ⇓

izlučivanje povećanog volumena mokraće ⇓

sniženje krvnog tlaka

NUZŠTITNE ŽLIJEZDE:

• 2 para na dorzalnoj površini štitne žlijezde

1) Paratiroidni hormon

2) Kalcitonin PARAFOLIKULARNE STANICE ŠTITNJAČE

b) regulacija razine kalcija

regulacija razine Ca++

< Ca ++

⇓

• PTH

• kalcitriol (derivat D-vitamina)

>Ca++

⇓

• kalcitonin

štitnjača nuzštitna žlijezda

kalcitonin paratiroidni hormon

KOST rezerve Ca2+

odlaganje mobilizacija

BUBREG reapsorpcija Ca2+

iz primarnog filtrata

CRIJEVA pojačana

apsorpcija Ca2+

posredovanjem KALCITRIOLA

Reproduktivni hormoni

Hipotalamus → GnRH

Hipofiza → FSH, LH

SPOLNI HORMONI testisi, ovariji

OKSITOCIN

PROLAKTIN

zona reticularis) (

pasjemenik

sjemenovod

sjemeni kanalići: spermatogene stanice Sertolijeve stanice

sjemenik (c) 2003 Brooks/Cole – Thomson Learning

Leydigove stanice spolni hormoni

Muške spolne žlijezde: sjemenici (testisi)

1) sekrecija spolnih hormona TESTOSTERON: A) sustavni učinak krvotokom

FETALNO DOBA:

- razvoj primarnih spolnih karatkteristika

PUBERTET:

- povećanje i pigmentacija skrotuma i penisa

- rast brade, brkova, dlaka po tijelu

- povećanje duljine i opsega kostiju

- zadebljanje glasnica

- povećanje mišićne mase i debljine kože

- sekrecija lojnih žlijezda na licu

- ponašanje

B) lokalni učinak

SPOLNA ZRELOST:

- sazrijevanje spolnih stanica

Sertolijeve stanice inhibin

testosteron Leydigove

stanice

- povratna sprega -

povratna sprega

SJEMENI KANALIĆI

spermatogeneza

SOMATSKO TKIVO

rast

MUŠKI SPOLNI ORGANI razvoj

MOZAK promjene u ponašanju

sekundarna spolna obilježja

HIPOTALAMUS

GnRH

ADENOHIPOFIZA

FSH LH

TESTISI

Sertolijeve stanice

Leydigove stanice

spermatogeneza

inhibin testosteron

ABP

2) sazrijevanje spolnih stanica

ABP – protein koji veže androgene

(c) 2003 Brooks/Cole – Thomson Learning

3) transport spolnih stanica do ženskog reproduktivnog sustava

uretra (mokraćna cijev)

prostata

ejakulatorni kanal

sjemene vrećice

sjemenovod

Ženske spolne žlijezde: jajnici (ovariji)

ESTROGENI

- ne igraju ulogu u fetalnom razvoju

PUBERTET:

- rast unutarnjih i vanjskih genitalija

- rast grudi i pubičnih dlaka

- linearni rast, ALI zatvaranje epifiza dugih kostiju

-distribucija masti u području bokova, bedara i trbuha

- tipično žensko ponašanje

SPOLNA ZRELOST:

- regulacija reproduktivnog ciklusa

zreli folikul

žuto tijelo

jajnik

estrogeni progesteron

SOMATSKA TKIVA

rast

MLIJEČNE ŽLIJEZDE

rast i razvoj

REPRODUKTIVNI CIKLUS

regulacija PROGESTERON - antagoniziranje djelovanja androgena iz nadbubrežne žlijezde

HIPOTALAMUS

ADENOHIPOFIZA

FSH LH

jajnik

zreli folikul

inhibin ovulacija visoke razine estrogena

GnRH

a) folikularna faza - dominira estrogen 2) sazrijevanje spolnih stanica

FSH folikularne (granulozne) stanice

LH

stanice thece

jajna stanica

sekundarni folikul

zreli (Graafov)

folikul primarni folikul

HIPOTALAMUS

ADENOHIPOFIZA

LH

GnRH

JAJNIK

žuto tijelo

umjerena razina estrogena

visoka razina progesterona

b) luteinska faza - dominira progesteron

žuto tijelo propadajuće žuto tijelo

LH

Menstruation Menstruation

Estradiol

Progesterone

FSH

LH

Estrogen

Progesterone

FSH

Menstruation Day of cycle Menstruation

Basal body temperature (ºF)

Lining of the uterus

Ovary jajnik

endometrij maternice

bazalna temperatura

jajovod optimalno mjesto fertilizacije

ovulirano jajašce jajnik meternica

cervikalni kanal

rodnica

penis 180 milijuna spermija

mogućnost oplodnje: 72 h prije – 15 h poslije OVULACIJE

- rep - prostaglandini - oksitocin

FERTILIZACIJA, IMPLANTACIJA → KORION

↓

korionski gonadotropin ⇒ ŽUTO TIJELO

↓

estrogen, progesteron

PLACENTA

• rast i razvoj ploda

• promjene u metabolizmu majke

• priprema dojki za laktaciju

kontrakcije maternice

pritisak fetusa na cerviks

NEUROENDOKRINI REFLEKS

sekrecija oksitocina sinteza prostaglandina

Porod

Hipotalamus

Prolaktin Oksitocin

adenohipofiza neurohipofiza

alveole

Ductal system

Sinteza mlijeka Istiskivanje mlijeka

NAKON PORODA:

+

sustav kanalića

Laktacija

NEUROENDOKRINI REFLEKS

Homeostatski mehanizmi

HOMEOSTAZA

tendencija organizma ka regulaciji i održavanju unutarnje stabilnosti

uvjeti u izvanstaničnoj tekućini

• organski sustavi → uski raspon vrijednosti u izvanst. tekućini (pH, temperatura, osmotski tlak, koncentracija metabolita) konformacija proteina transport energija ⇒ NESMETANO ODVIJANJE STANIČNOG METABOLIZMA

neurotransmitori, hormoni

• KONTROLNI SUSTAVI = senzori + efektori + kontrolor

• kontrolni sustavi:

AUTONOMNI ŽIVČANI SUSTAV i ENDOKRINI SUSTAV

• senzori:

BARO-, KEMO-, TERMO- RECEPTORI

↑↓ • efektori:

TKIVA/ORGANI

• MEHANIZAM POVRATNE SPREGE: kontinuirano uzorkovanje

kontrolirane varijable uz neposredno korektivno djelovanje

• kontrolor: HIPOTALAMUS

negativna povratna sprega

temperatura na površini tijela

hipotalamus

senzori

kontrolor

efektori

temperatura u unutrašnjosti tijela

proizvodnja i gubitak topline

KOŽNE ARTERIOLE

ZNOJNE ŽLIJEZDE

TERMORECEPTORI

KOŽNE ARTERIOLE

MIŠIĆI

VRAĆANJE SUSTAVA U RAVNOTEŽU

pozitivna povratna sprega

- senzor detekcija promjene

- efektor djelovanje u smjeru promjene ⇒ “začarani” krug

NAGLO IZBACIVANJE SUSTAVA IZ RAVNOTEŽE