Fiziologia glandelor endocrine - hipofiza si sistemul hipotalamo-hipofizar

fiziologia glandelor endocrine

Hipofiza si sistemul hipotalamo-hipofizar

sistemul endocrin

Reglarea activitatii sistemelor organismului in functie de variatiile mediului extern necesita ajustarile rapide (ex: a sistemului nervos vegetativ) si de termen lung (ex: a sistemului endocrin) a anumitor caracteristici e creier vegetativ = hipotalamus.

Caracteristici ale hormonilor

1. structura – 4 grupe din punct de vedere chimic:

glicoproteine: FSH, HCG, TSH, LH;

proteici (peptidici): ACTH, Ang., calcitonina, insulina, STH, glucagon, vasopresina, PTH, prolactina, somatostatina, sistemul endocrin difuz = APUD (Amine Precursor Uptake Decarboxilation), factori de cretsere: GF, EGF, TGF, NGF;

aminici: catecolamine, hormoni tiroidieni (T₃, T₄);

steroizi.

Toti sunt sintetizati ca prehormoni stocati in aparatul Golgi e sunt incarcate in granule de exocitoza e eliberati la actiunea unui stimul.

catecolamine – eliberate la variatii ale Ca citosolic;

steroizii – sintetizati in REN;

hormonii tiroidieni – stocati in coloid;

sunt transportati prin sange la tesuturi liberi sau legati de proteine plasmatice (aminici, steroizi);

timp de injumatatire = perioada in care concentratia plasmatica a unui hormon se reduce la ½ (16 minute aldosteron, 6 zile tiroxina);

concentratia μg sau ng e suficienta pentru a interactiona cu receptorii;

Pentru a stimula receptorii trebuie sa existe o concentratie minima = concentrat prag, sa existe suficienti receptori exprimati iar micromediul local trebuie sa fie normal.

Nr. de receptori de S 2.000-10.000/cel. se regleaza chiar prin nivelul hormonal:

down regulation (mai mult hormon e se sintetizeaza mai putini receptori);

up regulation.

Hormonii peptidici – actioneaza prin intermediul receptorilor de suprafata cuplati de cele mai multe ori cu proteine G e adenilat-ciclaza e AMP ciclic. Altii actioneaza prin intermediul sistemului inozitol-trifosfat sau prin Ca citosolic. Alt sistem – fosfotirozin kinazic – in activarea sistemului de tip factori de crestere e asupra sistemului MAP. Toate aceste sisteme = amplificatori biologici.

Hormonii tiroidieni si steroizi penetreaza membrana si ajung la nivelul nucleului unde au receptori nucleari (prob. din granulele histonelor).

Activarea receptorilor e creste sinteza ARN mesager e creste sinteza proteinelor si activitatea celulara e astfel se xplica lentoare de activare a acestor hormoni.

Dupa ce si-au facut efectul sunt inactivati. La nivelul membranar – prin enzime specifice – proteaze, la nivelul unor celule active metabolic (hepatocitul) si nu intotdeauna la nivelul celulelor tinta. Inactivarea sp. in cantiate mica – glucorono, sulfoconjugare.

Blocarea activarilor prin cuplarea cu un carrier plasmatic, secretia hormonilor supusa unor variatii ritmice sp. cuplate pe cicluri sp. ce se realizeaza in timpul unei zile = circadiene, dependente de perioada de lumina-intuneric; cicluri ultradiene, variatii de ore. Administrarea necontrolata sau administrarea blocantilor poate avea efecte variabile in functie de momentul administrarii.

hipofiza si sistemul hipotalamo-hipofizar

E o glanda minuscula situata la baza creierului in saua turceasca, secretia e indusa si controlata de hipotalamus.

E alcatuita din 3 structuri diferite histologic.

lobul posterior – ansamblu de axoni ai caror pericarion e in hipotalamus;

lobul anterior – conglomerat de cordoane celulare ce produc hormoni;

un strat subtire de celule – lobul intermediar cu rol semnificativ, nu la mamifere si nu exista patologie de hipo sau hipersecretie. Implicat in secretia pro-opiomelanocortina.

Nucleii magnocelulari din zona supra-optica si paraventriculara secreta ADH si ocitocina. Zona parvocelulara ce cuprinde nucleul arcuat, ventromediala si aria periventriculara produc hormoni hipofizotropi.

Lobul anterior – provine din punga lui Pathke (este evaginare embrionara a epiteliului faringian). Componentele din punct de vedere anatomic:

partea:

o      distala (anterioara) – cea mai voluminoasa

o      intermediara (LHI);

o      tuberala – acopera partial tija pituitara.

sunt celule epiteliale:

o      80% acidofile e prolactina si STH;

Lucrare: Gestiunea si controlul stocurilor - grile Lucrare: Intrebari adevarat si fals – contabilitatea de gestiune

o      20% bazofile e TSH, ACTH, GnH, lipotropina;

printre ele exista si celule cromofobe (nu se coloreaza) a caror functie nu este inca identificate;

lobul anterior e conectat cu hipotalamusul prin sistemul port ce conecteaza plexul capilar de la nivelul eminentei mediale a hipotalamusului cu un plex de capilare sinusoide din lobul anterior;

hipofiza contine doar inervatia vaso-motorie;

sangele din capilare e vene hipofizare e sinusurile durei mater.

Lobul posterior – 3 parti:

eminenta mediana a hipotalamusului – contine nucleul supraoptic si paraventricular;

tractul hipotalamo-hipofizar – axonii neuronilor (tija pituitara);

neurohipofiza – are o cantitate importanta de celule gliale.

Hipotalamusul secreta o serie de substante numite RF (releasing factor) ce pot fi RF sau RI. Cei mai importanti: TSH-RH, CRF, STH-RF, STH-IF (somatostatina), LH-RF, PIF (= PIH). Se presupune existenta si a altor factori ce nu au fost identificati cu precizie.

Controlul exercitat de actiunea factorilor se realizeaza prin bucle feed-back: lungi (controlul hormonului direct asupra hipotalamusului) si scurte (controlul hormonilor hipofizari).

Feed-back

SH

Hormonii

Opioidele endogene = substante a caror activitati farmacologice e identica cu a morfinei, sunt sintetizate in SNC ca un glicoproteina mare (31.000 Da) numita POMC.

Se sintetizeaza si in sisteme periferice, trac gastro-intestinal, plaman.

Functia = moduleaza sistemul traductorilor neuroendocrini, actioneaza ca neuromediatorii si ca hormonii.

Sunt cele mai importante: endorfinele, secretate cu ACTH si MSH si care induc analgezic, sedare si depresie respiratorie si stimularea ariei hipotalamice hipofizotrofa e creste secretia de ACTH, STH, ADH, prolactine.

Enkefalinele – produse din proenkefalina A la nivelul SNC si sunt pentapetide.

Impreuna cu dinorfinele (molecule hibride intre endorfine si enkefaline) produc analgezice, stimularea centrului vomei, inhibarea centrului tusei, actioneaza asupra cortexului (sistemul limbic, nucleii amigdalieni, locuscoeruleus) sediul emotiilor primare moduland echilibru psihoafectiv si induce o stare de euforie.

Hormoni tropihipofizari (glandulotropi):

Au organe tinta alte glande endocrine.

ACTH – hormon peptidic ce are 39 aa si o omologie semnificativa cu MSH. Secretia lui e legata prin mecanismul de feed-back cu bucla lunga determinata de concentratia cortizolului plasmatic ce actioneaza asupra neuronilor nucleului paraventricular e elibereaza CRF e stimuleaza ACTH.

Glucocorticoizii – cei mai dep. hormoni de aceasta reglare.

Secretia – variatii diurne, varful – la primele ore dimineata, exista si o corespondenta intre ciclurile circadiene si reglarea prin intermediul epifizei.

E un hormon de stres e se secreta ca urmare a aparitiei de situatii stresante, iar acest lucru e urmat de o secretie crescuta de cortizol.

Stres = semnale din mediul intern sau extern ce anunta depasirea limitelor de mentinere a homeostaziei.

Principalul reglator al raspunsurilor la stres e sistemul hipotalomo-hipofizo-suprarenalian.

TSH – hormon glicoproteic, 28.000 Da, format din 2 subunitati α si β. Reglarea secretiei – prin bucla lunga, dependenta de concetratia plasmatica a lui T₃ dar si T₄. variatiile activitatii hormonilor actioneaza la nivel hipofizar suprimand secretia de TSH in vreme ce secretia hipotalamica de TRF iese de sub controlul buclelor de feed-back datorita detectiei de variatii termice de hipofiza (conditii bazale – bucla lunga, stres termic – prin TRF).

Gonadotropine – glicoproteine cu 2 subunitati α si β (α identica cu a TSH).

FSH – actioneaza direct la nivelul ovarului stimuland maturarea folicului si secretia de estrogeni ovariani. Pe testicul – stimuleaza spermatogeneza.

LH – produce ovulatie si evolutai restului folicular catre corpul galben ce secreta progesteron. Sinteza de testosteron de celule interstitiale.

Reglarea secretiei – in general in conditii bazale prin bucla lunga. La nivelul hipotalamic exista variatii ciclice ale secretiei LH-RH, unde ca peptid ce stimuleaza eliberarea de LH din adenohipofiza.

Hipofiza mai secreta si hormoni ce nu sunt glandulotropi ca STH:

peptid cu 191 aa a carei functie primara e de a determina cresterea hiperplaziei la nivelul tesuturilor responsive;

stimuleaza condrogeneza si miogeneza e cresterea somatica prin efectul de crestere a cartilajului diafizo-epifizar.

administrarea lui in culturi de celule nu stimuleaza cresterea e actiunea lui e indirecta printr-un  sistem de factori de crestere GF sau somatomediene; ei nu sunt hormoni propriu-zisi (nu sunt produsi de o glanda ci de diverese tipuri de celule sub actiunea STH).

NGF (nervos) e realizeaza dezvoltarea sistemului nervos periferic in perioada natala si neonatala.

EGF si TGF (epitelial si transformare) – proliferarea epiteliilor si fibroblastilor. TGF initial izolat in tumori, factori de crestere embrionara.

PDGF (derivat din plachete)

FGF (al fibroblastilor) – stimuleaza cresterea endoteliului vascular si produc angiogeneza.

IGF (insulin-like grow factor) – fara ei nu se dezvolta celulele.

Ac-somatomedine au mai fost numite factori de sulfatare deoarece stimuleaza incorporarea in acidul condroitin sulfuric si mucoitin-sulfuric; proliferea condrocitelor, osteoblaste, periostul.

Efecte metabolice ale STH

Prezenta la nivelul metabolismului: lipidic, glucidic, antagonice insulinei.

STH – principalul hormon diabetogen, exista ameliorarea diabetului zaharat insulino-dependent pe modele, animale hipofizectomizate. Proteic – anabolic, stimuleaza transportul aminoacizilor prin membrana si incorporarea in proteine. Stimuleaza si absorbtia Ca si depunerea in oase. Lipdic – stimuleaza eliberarea acizilor grasi, creste concenttratia acizilor grasi liberi din plasma si utilizarea ca sursa de energie in defavoarea glucozei e efect cetogen. Glucidic – transportul glucozei in celulele musculare si adipoase, stimuleaza gluconeogeneza, inhiba glicoliza.

Reglarea secretiei – prin bucla scurta:

Nivelul plasmatic de STH: inhiba hipofiza, inhiba secretia GH-RH (somatoliberine); secretia de GH-IH (somatostatine).

Somatostatina – decapeptid, eliberat in sistemul port de neuronii parvocelulari. Produs si in ficat si pancreas, det. de metabolismul glucidic. Secretia nictemerala a STH si sfarsitul de secretie este nocturn. Secretia STH se supune si nivelurilor metabolice – hipoglicemia stimuleaza secretia, cantitatea crescuta de amino-acizi plasmatici inhibitor.

Prolactina: – 199 aa, cu omologie de 85% cu STH (nonglandulotropa).

Stimuleaza glanda exocrina e secretia lactata a glandelor mamare (stimulata deja de progesteron). Sediu de activitate – rendoplasmatic si sistemul Golgi. Puternic inhibitor al activitatii gonadotropinelor e pe parcursul lactatiei, ovulatiei e suspendata.

La barbati e rolul nu este cunoscut.

Se realizeaza prin bucla scurta si prin secretia de hipotalamus de PIH/PIF. Dopamina inhiba secretia ei.

Mai exista un peptid de 56 aa GAP (gonado-liberin asociated peptid ce inhiba prolactina ca sa reduca inhibarea ei asupra LH si FSH).

MSH (melanocitostimulator)

Derivat din POMC, alcatuit din subunitati α, β, γ , primele 2 identice cu ale ACTH. Rolul lui e ancestral, legat de apararea prin mimetism (permite modificarea culorii pielii la vertebratele inferioare) prin descoperirea granulelor melanofore.

Reflex neuro-endocrin cu punct de plecare din retina. Rolul MSH e destul de incet la adult (administrare e inchiderea culorii pielii).

Dereglarea secretiei de STH prin deficit in timpul copilariei ce produce nanism hipofizar, realizeaza o reducere armonioasa a dimensiunilor corporale, in general e asociat cu deficienta hipofizara globala.

Datorita dimensiunilor mici, cantitati mici de glandulotropi sunt suficiente cu exceptia gonadotropinelor e de obicei pubertatea si reproducerea nu sunt posibile.

Nanism cu STH normal – caraterizat prin insuficienta sintezei somatomedinelor e sdr. Laron. Hipersecretie in copilarie e gigantism, in 10% din cazuri se asociaza cu diabet zaharat metahipofizar.

In conditiile in care hipersecretia debuteaza dupa perioada de crestere sau continua la persoanele cu gigantism e acromegalie: cresterea in exces a tesutului muscular, oasele mici ale extremitatilor, perios al oaselor late, aspect caracterizat de persoane masive cu extremitati foarte mari cu cresterea oaselor fetei: mandibulei, arcade orbitale, piramida nazala.

Hipersecretia de prolactina

cauzata de adenom secretant;

determina amenoree si infertilitate la femeie;

la barbat – impotenta, scaderea libidoului;

sindrom asociat – galactoree (barbat si la femeie) – secretie permanenta lactata.

Dereglari ale secretiei de ACTH

Aparitia sindromului Cushing – hiperplazia bilaterala a suprarenalelor, diabet zaharat, hiperpigmentare.

Insuficienta globala a adenohipofizei = pituitarism. Insuficienta a tuturor hormonilor, paloare accentuata, astenie, incapacitatea de efeort fizic si psihic.

Sdr. Sheehan – panhipopituitarism dupa nastere la 1% din femeile ce nasc natural.

Hormonii lobului posterior

Sunt hormoni peptidici secretati in neuronii magnocelulari hipotalamici. Principala sursa de ADH – nucleul supraoptic si ocitocina – nucleul paraventricular.

Sunt secretati sub forma unui precursor mare: arginin-vasotocina (peptidic, mare); acesta este impachetat in granule la nivelul aparatului Golgi e de-a lungul axonilor tijei pituitare si stocati in jurul unor proteine mari = neurofizine.

La aparitia unui potential de actiune de-a lungul neurilemei se deschid canale de Ca voltaj dependente ce cresc concentratia citosolica de Ca e decuplarea veziculelor de neurofizine si exocitoza lor; la nivelul acestor axoni exista niste dilatati nonterminale = nodozitati, varicozitati, corpi Hering, la nivelul acestor formatiuni se produce stocarea veziculelor de exocitoza. Prin sange, hormonii sunt transportati la organele tinta dar si in SNC unde au roluri importante de neuromediatori.

ADH (vasopresina):

Monopeptid ciclic ce prezinta in pozitia 1 si 5, 2 reziduri de cys intre care se fac punti –S-S-. ADH ≠ de ocitocina prin 2 aa. Rol functional: creste reabsorbtia facultativa a apei la nivelul tubilor distali si colectori (exista receptori specifici denumiti V₂ care folosesc ca mesager secund AMP_c e creste sinteza si expresia de aquaporine = proteine canal specifice pentru transportul apei).

La nivelul musculaturii netede vasculare exista receptori V₁ si a caror functie e de a produce contractia musculaturii netede vasculare prin intermediul IP₃ si CQ. Efectul antidiuretic are loc la doze fiziologice iar efectul vasopresor la doze farmacologice.

Reglarea secretiei prin osmoreceptori (hipotalamus mai ales) cu localizare neclara si care reactioneaza la deshidratarea intracelulara.

O variatiue de 5 mosmoli a presiunii osmolare a plasmei e eliberare de ADH. La nivelul SNC exista nuclei denumiti OVLT (organ vascular al laminei terminale) si oSF (organ subformical) care sub influenta ADH si a presiunii osmotice crescuta declanseaza comportamentul depsic (de sete).

Alta cale de reglare a secretiei prin intermediul voloreceptorilor din vasele mari (VCS, aorta) si care pe cale vagala actioneaza asupra NSO si NPV (nucleii); hipervolemia inhiba secretia de ADH si hipovolemia stimuleaza. Alti factori ce regleaza secretia: ANF – inhiba; AngII – stimuleaza secretia de ADH si declanseaza comportament dipsic; presiunea arteriala: HTA – scade secretia; hTA – stimuleaza secretia.

Insuficienta secretiei produce diabet insipid de cauza genetica traumatica sau tumorali: diureza foarte mare (10 l), urini diluate, deshidratare.

Ocitocina

Monopeptid, functia – stimuleaza contractiile miometrului gravid si a celulelor mioepiteliale din canalele galactofore e ejectia laptelui. Reglarea secretiei – prin reflexe nervoase de la receptori din colul uterin in travaliu si mameloane ce pot fi realizate si pe cale reflex conditionate.

La barbat nivelurile serice sunt similare ca la femeie, iar functiile se reduc la contractia prostatei si a vezicii urinare.

Nu se cunosc patologii asociate deficientei de ocitocina.