HORMONY I MECHANIZMY ICH DZIAŁANIA
2
KLASYCZNA DEFINICJA HORMONU
Hormon (gr. - ορμόνη) jest przekaźnikiem chemicznym. Może być nim każda cząsteczka sygnalizująca, wytwarzana przez gruczoł dokrewny i transportowana do odległego narządu docelowego przez układ krążenia regulująca funkcje fizjologiczne i behawioralne.
Funkcje hormonów mogą pełnić:
Związki białkowe i peptydy Pochodne aminokwasów SteroidyPochodne kwasu arachidonowego Gazotransmitery (NO, CO, SH2)
4
NA WYDZIELANIE HORMONÓW I ICH STĘŻENIE WE KRWI MOGĄ MIEĆ WPŁYW:
Czynniki endogenne:1) Hormony tej samej osi hormonalnej (sprzężenia zwrotne hormon↔ hormon)2)Inne hormony3)Sygnalizacja nerwowa4)Zmiany środowiska wewnętrznego (osmolarność, pH, pCO2, pO2, stężenie elektrolitów; sprzężenia zwrotne elektrolit ↔ hormon)5)Substraty (sprzężenia zwrotne substrat ↔ hormon)6)Rytmogeneza kontrola chronotropowa- oscylacje, pulsacje, rytm okołodobowy, rytm sen – czuwanie, cykl menstruacyjny, rytm sezonowy, rytm rozwojowy (dojrzewanie, starość
Czynniki egzogenne:1)Związki farmakologiczne (leki)2)Czynniki środowiska (np. światło, temperatura, stres)
5
REGULACJA KOMÓREK PRZEZ HORMONY JEST OPARTA NA SPRZĘŻENIACH ZWROTNYCH
CZYNNIK REGULUJACY
CZYNNIK REGULOWANY
–
Sprzężenie ujemne w
stanie spoczynku
Sprzężenie dodatnie w
stanie spoczynkuCZYNNIK
REGULUJĄCY
CZYNNIK REGULOWANY
+
6
REGULACJA KOMÓREK PRZEZ HORMONY JEST OPARTA NA SPRZĘŻENIACH ZWROTNYCH
CZYNNIK REGULUJĄCY
CZYNNIKREGULOWANY
Sprzężenie ujemne w stanie
pobudzenia
Sprzężenie dodatnie w stanie
pobudzenia
CZYNNIKREGULUJĄCY
CZYNNIK REGULOWANY
++
++
Czynnikzewnętrzny
++
__
7
+ +Hormon Efekt(insulina) (metabolizm)
REGULACJA WYDZIELANIA HORMONÓW - PRZYKŁADY SPRZĘŻEŃ ZWROTNYCH
Stabilizacja poziomu glukozy we krwi - sprzężenie ujemne
Bodziec (glukoza)
Regulacja wydzielania estradioluprzez hormon luteinizujący - sprzężenie dodatnie
Efekt 2 (owulacja)
+ Efekt 1 (estradiol)
+Bodziec
(LH)+
MIEJSCEM DZIAŁANIA HORMONÓW MOGĄ BYĆ WSZYSTKIE NARZĄDY I KOMÓRKI
ORGANIZMUPrzykładowo:Inny gruczoł dokrewnyMózg, Serce,Nerki, Przewód Pokarmowy, Tkanka tłuszczowa,Skóra
KAŻDY HORMON DZIAŁA POPRZEZ SPECYFICZNE DLA SIEBIE RECEPTORY
PODSTAWOWE POJĘCIA
Receptor - białko rozpoznające ligand Ligand - czynnik rozpoznawany przez receptor i wiążący się z receptorem Agonista - ligand aktywujący receptor Antagonista - ligand inaktywujący receptor
10
„BOTTLE NECK EFFECT”ZBIEGANIE SIĘ DZIAŁANIA LIGANDÓW W
KOMÓRCE
R1
R2
R3
R4
R5
Przekaźnik II rzęducAMP
R6 R
7
Kaskada sygnałowa
Przekaźnik II rzęduIP3
Przekaźnik II rzęducGMP
KAŻDY HORMON WYWIERA WIELOSTRONNE DZIAŁANIA –REDUNDANCJA UMOŻLIWIA OPTYMALNE DOSTOSOWANIE ORGANIZMU DO ZRÓŻNICOWANYCHZMIAN SRODOWISKA
WEWNĘTRZNEGO I ZEWNĘTRZNEGO
12
Typy działania hormonówTypy działania hormonów
Intrakrynne Intrakrynne
Neuroendokrynne Neuroendokrynne
Autokrynne Autokrynne
Endokrynne Endokrynne
Parakrynne Parakrynne
13
WRAŻLIWOŚĆ NA HORMON ZALEŻY OD LICZBY RECEPTORÓW
W PRZYPADKU RECEPTORÓW BŁONOWYCH REDUKCJA LICZBY
RECEPTORÓW MOŻE BYĆ KOMPENSOWANA
ZWIĘKSZENIEM STĘŻENIA HORMONU. NIE JEST TO MOŻLIWE W PRZYPADKU
RECEPTORÓW JĄDROWYCH
15
Typy receptorówTypy receptorów
2. Wewnątrzkomórkowe2. Wewnątrzkomórkowe
1. Błonowe1. Błonowe
Receptory katalityczne
Receptory związane z kanałami jonowymi
Receptory działające poprzez system wtórnych przekaźników
Hormony wnikają do komórek i wiążą się z receptorami obecnymi w:
cytoplazmie
jądrze komórkowym
Hormony nie wnikają do komórek, ale wiążą się z receptorami
w błonie komórkowej
16
Charakterystyka działania hormonówCharakterystyka działania hormonów
Specyfika tkankowa zależna od obecności receptorówSpecyfika tkankowa zależna od obecności receptorów
Wieloetapowa amplifikacja sygnałówWieloetapowa amplifikacja sygnałów
Działanie poprzez system przekaźników II rzęduDziałanie poprzez system przekaźników II rzędu
Koordynacja przeciwstawnych procesów komórkowych Koordynacja przeciwstawnych procesów komórkowych
Współdziałanie hormonów w regulacji szlaków metabolicznych Współdziałanie hormonów w regulacji szlaków metabolicznych
Mechanizmy kontrolujące czas trwania odpowiedziMechanizmy kontrolujące czas trwania odpowiedzi
17
HORMONY MOGĄ WYWOŁYWAĆ NIESWOISTE
ODPOWIEDZI HORMONALNE
- Mutacja genu hormonu lub receptora- Zbyt wysokie stężenie hormonu
18
PRZYKŁADY NIESWOISTYCH ODPOWIEDZI HORMONALNYCH
STAN KLINICZNY
HORMON WYDZIELANY W
NADMIARZE
NIESWOIŚCIE POBUDZANY RECEPTOR
OBJAWY
Dzieci matek z cukrzycą
źlekontrolowaną
Nadmierne wydzielanie insuliny
u płodu spowodowanehiperglikemią
IGF duży płód
Guzy wytwarzające
IGFIGF insuliny hipoglikemia
Guz wytwarzający
GHGH prolaktyny
mlekotok, brak miesiączki,
bezpłodność
Choroba Addisona
-MSH ciemna skóra
Niedo- czynność tarczycy
TSHLH, FSH przedwczesne
dojrzewanie
ACTH
19
PRZYKŁADY SCHORZEŃ SPOWODOWANYCH INTERAKCJĄ
PRZECIWCIAŁ Z RECEPTORAMI
STAN KLINICZNYRECEPTOR DOCELOWY
MECHANIZMDZIAŁANIAPRZECIWCIAŁ
OBJAW
CHOROBA GRAVESA
dla TSHNaśladowaniedziałania TSH Nadczynność
tarczycy
Myasthenia gravis dla ACh
Destrukcja receptorów Osłabienie
mięśni
Cukrzyca niezależna od insuliny
dla insulinyZa mało
czynnych receptorów
Oporność na insulinę
Oporność jajników na działanie gonadotrpin
dla FSHHamowanie
wiązania FSH
Brakmiesiączki
20
OTYŁOŚĆ JEST CZĘSTĄ PRZYCZYNĄ OPORNOŚCI NA INSULINĘ
OTYŁOŚĆ JEST CZĘSTO ZWIĄZANA Z ZABURZENIAMIWYDZIELANIA LUB DZIAŁANIA
HORMONÓW
Układ nerwowy,neurotransmitery
Bilans energetyczny
Tkankatłuszczowa,
hormony
Metabolizm
Głód/Sytość
WSPÓŁDZIAŁANIE UKŁADU NERWOWEGO I TKANKI TŁUSZCZOWEJ W REGULACJI
GŁODU, SYTOŚCI I METABOLIZMU
22
KRÓTKOTERMINOWA REGULACJA PRZYJMOWANIA POKARMÓW
1.Sygnały z przewodu pokarmowego i środowiskazewnętrznego (decydują o częstości pobierania i
objętości posiłków)
hormony: CCK, GLP-1, somatostatyna, bombezyna,
2.Sygnały z wyższych ośrodkówmózgowych (decydują o doznaniach i emocjach)
23
Narząd/funkcja
Podzwzgórze
Układ autonomiczny
Aktywacja układu współczulnegoPrzyjmowani
epokarmów
Nasycenie
Przysadka Aktywacja
układuprzywspółczulne
goGłód
Trzustka
Tkanka tłuszczowa
Glikogenoliza
Hiperglikemia
Uwalnianieglukagonu
Lipoliza
Glukoneogeneza
Wzrost syntezyglikogenu
Hamowanie glukoneogenezy
Wątroba
Lipogeneza
Uwalnianie insuliny
NEUROGENNA REGULACJA UKŁADU AUTONOMICZNEGO, METABOLIZMU I
PRZYJMOWANIA POKARMÓW
HipoglikemiaHiperglikemia
24
Leptyna Insulina CRHEstrogeny IL-1, IL-6 CNTFSerotonina
Galanina GlikokortykosteroidyNPY
BILANS ENERGETYCZNY
AgPr
Opioidy(β-endorfina)
Oreksyny MCHGrelina
Noradrenalina (podwzgórze)
ZWIĄZKI WYWOŁUJĄCE DODATNI BILANS ENERGETYCZNY
Endokanabinoidy
+
TKANKA TŁUSZCZOWA JAKO GRUCZOŁ WYDZIELANIA WEWNĘTRZNEGO
Związki wydzielane przez adipocyty (adipokiny)Leptyna
Adiponekty
na
działanie endokrynne,
głównie tkanka podskórna
Układ RAS (renina, angiotensynogen i angiotensyna II)
Adrenomedullina
Cytokiny (IL-1, 6, 8, 10, TNF-)
Czynniki wzrostowe (hepatocytów HGF, śródbłonka naczyń VEGF, IGF-1, czynnik pobudzający wzrost kolonii-1, CSF-1)
Inhibitor-1 aktywatora plazminogenu (PAI-1) Endogenne
kanabinoidy
Rezystyna, Wisfatyna
Prostaglandyny E2, F2
26
RECEPTORY I ZWIĄZKI REGULUJĄCE METABOLIZM W TKANCE
TŁUSZCZOWEJ
Receptory hormonów steroidowych(glikokortykosteroidów, estrogenów, aldosteronu)
Receptory katecholamin
Receptory insuliny, Receptory angiotensyn
Lipaza lipoproteinowa hormonozależna (HSL)
WKT (FFA) (regulują ekspresję genów regulującychmetabolizm)ADRF – czynniki wazorelaksacyjne w tłuszczu okołonaczyniowym (prawdopodobnie H2S + angiotensyna 1-7)
27
ZWIĄZKI HAMUJĄCE GŁÓD I WYWOŁUJĄCE UJEMNY BILANS ENERGETYCZ
NY
Leptyna
GLP-1
Peptyd CART
KokainaAmfetamina
Fenfluramina
5-HT
TNF-α
Insulina
CNTF
Il-1βIl-6
Neuromedyna B
AgPr
-MSH
CRHUrokortyna
BILANS ENERGETYCZNY
28
Egzogenna insulina
Endogenna insulina
Hipoglikemia
Układ współczulny
Glukagon
Normoglikemia
REAKCJA NA INSULINĘ U OSÓB ZDROWYCH
29
Egzogenna insulina Endogenna insulina
Hipoglikemia
Glukagon
Hipoglikemia
Układ współczulny
REAKCJE NA INSULINĘ U PACJENTÓW Z
DŁUGOTRWAŁĄ CUKRZYCĄ(15 -30 lat)
30
SKÓRA JAKO MIEJSCE WYTWARZANIA HORMONÓW I
NEUROTRANSMITERÓWwitamina D
androgeny
estrogeny T3
L-DOPA
katecholaminy
acetylocholina
serotonina glutaminian
asparaginian ATP
adenozyna
POMC
α, β, γ - MSH
ACTH
β-endorfina
enkefaliny CRH
urokortyna
TRH
GH PRL
endokanabinoidy
JEDNOSTKA ENDOKRYNNA
SKÓRY
NERWY CZUCIOWE
NERWY AUTONOMICZNE
BŁONA PODSTAWNA
FUNKCJE SKÓRY: OCHRONNA, SENSORYCZNA,CZUCIOWA, SEKRECYJNA
JEDNOSTKA ENDOKRYNNA NASKÓRKA
32
HORMONY I NEUROTRANSMITERY POSIADAJĄCE RECEPTORY NA
REZYDUALNYCH I RECYRKULUJĄCYCH KOMÓRKACH SKÓRY
CRH
Keratynocyty
CGRP
melanokortyny VIP
opioidyneurokiny
GH puryny
PRL i wazoinhibiny cytokiny
Witamina D
glikokortykosteroidy i mineralokotykosteroidy
estrogeny androgeny LH/FSH
endokanabinoidy
kapsaicyna (TRP)
prostaglandyny
Melanocyty
CRH
melanokortyny
GH
witamina D
CGRP
melanina
androgeny
estrogeny
glikokortykosteroidy i mineralokortykosteroidy
katecholaminy
acetylocholina
histamina
33
CZYNNIKI WZROSTU W SKÓRZE
W skórze powstają neurofrofiny NT-3 i NT-4 i BDNF.Czynnik wzrostu nerwów w keratynocytach, komórkach Merkla, fibroblastach, komórkachtucznych. Są potrzebne do rozwoju, różnicowania i regeneracji komórek.
Inne czynniki: czynnik wzrostu naskórka (EGF), czynniki wzrostu fibroblastów (FGF), czynniktransformujacy TGFβ
34
HORMON WZROSTU
IGF-1
Receptory GH: w keratynocytach, osłonce włosa, gruczołach potowych, fibroblastach, adipocytachi melanocytach.
Hormon wzrostu
SkóraHormon wzrostu:
> pobudza rozwój gruczołów łojowych i proliferacjęmelanocytów, w nadmiarze wywołuje hiperpigmentacjęinne działania proliferacyjne: zgrubienie skóry,paznokci
> zastępowanie tkanki podskórnej tłuszczowejprzez włóknistą
> nadmierne uwłosienie
35
Receptory hormonu wzrostu:kora, hipokamp, podwzgórze, splot naczyniówkowy. Większa gęstość u kobiet. Optymalne pobudzenie przy prawidłowym stężeniu estrogenów Działanie:neuroprotekcyjne, neuroregeneracyjne, Deficyt hormonu wzrostu:senność, zaburzenia nastroju, brak motywacji,trudności koncentracji i pamięci, niepokój, labilność emocjonalna
DZIAŁANIE HORMONU WZROSTU NA UKŁAD
NERWOWY
36
HORMONY TARCZYCY
HORMONY KORY
NADNERCZY
ACTH
HORMONY PRZYSADKI
β-ENDORFINACRH
PODWZGÓRZE
POMC
PRO- OPIO-
MELANO- KORTYNA
αMSH
PROLAKTYNA
HORMON WZROSTU
HORMONYPŁCIOWE
Skóra
Skóra
37
Receptory CRH w keratynocytach, melanocytach i komórkach tucznych
Działanie przeciwzapalne
Działanie przeciwobrzękowe
Przyspiesza gojenie się ran
Wywiera działanie przeciwbólowe
Zmniejsza rozmnażanie się (proliferację)keratynocytów (przeciwdziała nadmiernemu rogowaceniu skóry)
Kortykoliberyna CRH:
38
ACTH I α-MSH
- proliferacja komórek
- wytwarzanie rozgałęzień dendrytycznych
- migracja melanocytów
- melanogeneza
- działanie immunosupresyjne i przeciwzapalne
- pigmentacja uwłosienia
- lipogeneza
- wytwarzanie feromonów (żeńskie -atrakcyjność, męskie - agresywność)
39
Nie hamujeACTH, α-MSH
Kortyzol
Skóra
Silne pobudzenie melanogenezyi ciemne ubarwienie skóry
NIEDOCZYNNOŚĆ KORY NADNERCZY
Choroba Addisona
40
RELAKSYNA Transkrypcja 3 genów relaksyny: H1, H2 i H3 (H2 -
powszechny)
Działania ogólnoustrojowe: w ciąży hamuje skurcze macicy, wywołuje rozrost i zmiękczenie szyjki macicy, rozluźnienie więzadeł macicznych.
Stymuluje pragnienie i wydzielanie wazopresyny
Korzystne działanie w doświadczalnych modelach zwłóknienia wątroby,nerek, serca,
Działanie w skórze:-remodeling przestrzeni zewnątrzkomórkowej-działanie antagonistyczne do TGFβ-degradacja macierzy zewnątrzkomórkowej (hamowanie inhibitorówsyntezy metaloproteaz)
MELATONINA
Synteza: w szyszynce, skórze
Działanie:-antyoksydacyjne (zmiatacz wolnych rodników, wzrost syntezyenzymów antyoksydacyjnych)
-ochrona przed promieniowaniem UV, jonizującym (UV --> wzrost syntezy melatoniny)
41
PROLAKTYNA JAKO HORMON SKÓRY
Miejsca syntezy: przysadka mózgowa, łożysko, macica, gruczoły sutkowe, tkanka tłuszczowa, limfocyty, jądra i prostata, mózg, skóra
Działanie w skórze:
-wrażliwość na temperaturę-produkcja łoju-proliferacja keratynocytów (w gruczole sutkowym komórek nabłonkowych)-wzrost włosów-działanie immunoprotekcyjne w stresie
42
MECHANIZMY DZIAŁANIA HORMONÓW
43
Hormony wiążące się z receptorami wewnątrzkomórkowymi:
Androgeny
Kalcitriol
Estrogeny
Glukokortykoidy
Mineralokortykoidy
Progesteron
Kwas retinowy
Hormony tarczycy.
Podział hormonów ze względu na mechanizm działania
44
- Drugim przekaźnikiem jest cAMP.
- Drugim przekaźnikiem jest cGMP.
- Drugim przekaźnikiem jest wapń, fosfatydyloinozytol lub oba.
- Zamiast drugiego przekaźnika następuje autofosforylacja receptora.
Hormony wiążące się z receptorami błonowymi
45
ADHKalcytoninaGlukagonFSHLPHLHMSHPTHTSHSomatostatynaHormon gonadotropowy
Hormony działające poprzez cAMP
46
Cykliczny AMP był pierwszym wewnątrzkomórkowym, drugim sygnałem przekaźnikowym zidentyfikowanym w komórkach ssaków. Kilka komponentów obejmuje system generowania, degradacji i działania cyklicznego AMP.
Cykliczny AMP
47
Różne hormony mogą stymulować lub hamować wytwarzanie cyklicznego AMP przez cyklazę adenylanową.Dwa równoległe systemyStymulującyI hamującyZbiegają się na podjednostce katalitycznej.Każdy składa się z receptora Rs i Ri
Cyklaza adenylanowa
48
Gs i Gi są heterotrimerycznymi białkami G złożonymi z podjednostek alfa, beta, gamma.Podjednostka alfa w G różni się od Gi.Podjednostka alfa wiąże nukleotyd guaninowy.Podjednostka beta i gamma wydaje się działać jako heterodimer.Wiązanie hormonu z Rs i Ri skutkuje aktywacją białka G za pośrednictwem receptora.Wymiana GDP na GTP.Białko alfa ma wewnętrzną aktywność GTPazy
Białka G
49
50
51
52
Toksyny cholery i krztuśca katalizują rybozylację ADP podjednostek alfas i alfai.
Ta modyfikacja zakłóca wewnętrzną aktywność GTPazy, a zatem nie może ponownie związać się z podjednostką beta i gamma.
Występuje ciągła aktywacja cyklazy adenylanowej i ciągła produkcja cyklicznego AMP.
Następuje ucieczka wody i elektrolitów z krwi do jelita.
Toksyna cholery
53
- Przedsionkowy hormon natriuretyczny
- Tlenek azotu
Związki działające poprzez cykliczny GMP
54
Przedsionkowy czynnik natriuretyczny jest wytwarzany przez komórki w przedsionku serca, wiąże się z receptorem ANF w mięśniach gładkich naczyń i nerkach.Receptor ANF jest transbłonowy i ma wewnętrzną aktywność cyklazy guanylanowej związaną z domeną cytoplazmatyczną.Powoduje rozluźnienie mięśni gładkich naczyń, co powoduje rozszerzenie naczyń krwionośnych, a w nerkach sprzyja wydalaniu sodu i wody.
55
Tlenek azotu jest wytwarzany w śródbłonku naczyń w odpowiedzi na czynniki rozszerzające naczynia. Dyfunduje do otaczających mięśni gładkich naczyń, gdzie bezpośrednio wiąże grupę hemową rozpuszczalnej cyklazy guanylanowej, aktywując enzym.Zarówno receptor ANF, jak i rozpuszczalna cyklaza guanylowa są związane z tą samą komórką mięśni gładkich naczyń.
56
AcetylocholinaAngiotensyna 2WazopresynaCholecystokininaGastrynaOksytocynaPDGFSubstancja PTSH
Hormony działające poprzez wapń i fosfatydyloinozytol
57
58
Enzymy związane z wapniem i kalmoduliną
59
60
61
ETS
ETR
PLD PLC
DG
PKC
Ca2+
IP3
[Ca2+]
skurcz
Hiperpolaryzacja Depolaryzacja
G G
Ca2+ Na+K+Cl-
MECHANIZM SKURCZU NACZYŃ PO STYMULACJI RECEPTORÓW ENDOTELINY ETA
62
AdiponektynaLeptyna ProlaktynaEGFEPOFGFGHNGFPłytkowy czynnik wzrostu
Hormony działające poprzez autofosforylację receptora (kinazy
tyrozynowe)
63
64
Aktywacja ścieżki kinazy Akt
65
HORMONY STEROIDOWE
66
SYNTEZA
67
Wszystkie receptory steroidowe są regulowanymi przez ligandy - hormony czynnikami transkrypcyjnymi
W jądrze aktywny kompleks hormon-receptor wiąże się
ze specyficznymi fragmentami DNA, określanymi jako
HRE (hormone response element)
Na skutek wiązania modulowana jest transkrypcja
genów i może ulegać osłabieniu lub wzmocnieniu
68
69
Regulacja transkrypcji genów przez glukokortykoidyRegulacja transkrypcji genów przez glukokortykoidy
70
71
Pochodne kwasów tłuszczowychPochodne kwasów tłuszczowych
Uwalnianie do cytoplazmy, bezpośrednie działanie w błonach
„Kaskada
arachidonianu”
Top Related