1 WPROWADZENIE DO HORMONÓW
Hormony - fakt czy mit?
Typy hormonów i ich powstawanie
Regulacja wytwarzania hormonów
Hormony we krwi
Receptory hormonów i mechanizmy działania hormonów
Hormony są niesamowite. Kontrolują niezwykły zakres procesów zachodzących w organizmach ludzi i wszystkich złożonych zwierząt i roślin (ryc. 1.1). Często myślimy, że hormony są wolno działającymi cząsteczkami sygnalizacyjnymi, które zajmują się jedynie homeostazą, tymczasem rzeczywistość jest o wiele bardziej interesująca.
Rycina 1.1. W poniższej kompozycji wykorzystaliśmy słowa pojawiające się w tej książce - ile z nich znasz?
Wordclouds.com
Hormony mogą wpływać na nasz wygląd i nastrój, na to, kiedy jemy i pijemy, jak radzimy sobie ze stresem, na zdrowie naszego układu odpornościowego, na nasze relacje z innymi ludźmi i na każdy aspekt rozmnażania.
W tej książce zajmiemy się hormonami i chorobami, wpływem hormonów na rozwój, rolą hormonów w kontekście płci i rozmnażania, oddziaływaniem hormonów na zachowanie, a także zastosowaniem hormonów jako leków. Interesować nas będzie przede wszystkim biologia i medycyna człowieka, ale przyjrzymy się także bardzo ciekawym przykładom ze świata innych zwierząt. Czy wiedziałeś na przykład, że wazopresyna - zwana czasami hormonem antydiuretycznym lub ADH, pod wpływem której nasze nerki produkują skoncentrowany mocz, oszczędzając w ten sposób wodę - sprawia, że samce ryb stają się bardzo agresywne?
Zacznijmy od kilku podstawowych informacji o hormonach:
Fakt 1. Hormony to cząsteczki sygnalizacyjne przemieszczające się we krwi między komórkami, które je wytwarzają, a komórkami docelowymi.
Fakt 2. Hormony działają poprzez wiązanie się ze specyficznymi receptorami i aktywowanie tych receptorów w komórkach docelowych.
Te dwa fakty definiują hormony.
Fakt 3. Nauka zajmująca się badaniem hormonów nosi nazwę endokrynologii. Układ dokrewny (inne nazwy to: hormonalny, wewnątrzwydzielniczy lub endokrynny) to zbiór wszystkich części ciała, które wytwarzają hormony bądź na nie reagują.
1.1 Hormony - fakt czy mit?
Dopiero w XX wieku dowiedzieliśmy się, co to są hormony i jak działają. Znano oczywiście funkcje kilku gruczołów dokrewnych (inaczej: wewnątrzwydzielniczych), ponieważ ich uszkodzenie lub utrata powoduje problemy, nikt jednak nie wiedział, że gruczoły te wytwarzają przekaźniki chemiczne. Pierwszy hormon odkryli w 1902 roku lekarz Ernest Starling i fizjolog William Bayliss z Uniwersytetu Londyńskiego. Badali oni kontrolę zewnątrzwydzielniczej czynności trzustki, mierząc wydzielanie soków trawiennych w reakcji na docieranie pokarmu do jelita cienkiego. Starling i Bayliss myśleli, że trzustka jest kontrolowana przez układ nerwowy, więc przeprowadzili eksperyment, w którym przecięli nerwy prowadzące do trzustki, spodziewając się, że to uniemożliwi jej działanie. Okazało się jednak, że trzustka nadal funkcjonuje, co obaliło teorię kontroli nerwowej. Badacze odkryli, że komórki jelita cienkiego wytwarzają przekaźnik chemiczny, który jest transportowany z krwią do trzustki i wywołuje uwalnianie soków trawiennych. Nazwali ten przekaźnik sekretyną i zdali sobie sprawę z tego, że odkryli zupełnie nowy sposób sygnalizacji w ciele, który nie opiera się na układzie nerwowym. W 1905 roku Ernest Starling jako pierwszy użył terminu hormon na określenie sekretyny.
Zapewne nigdy nie usłyszycie o sekretynie. Nie jest to, szczerze mówiąc, bardzo interesujący hormon i większość podręczników do endokrynologii praktycznie go pomija. Na ogół hormony bada się wtedy, kiedy istnieje prawdopodobieństwo, że mogą być istotne dla zrozumienia jakiejś choroby. Pod koniec XX wieku pojawiło się przypuszczenie, że sekretyna może odgrywać ważną rolę w pewnym zaburzeniu zachowania, ale szybko okazało się, że tak nie jest, i sekretyna z powrotem stała się jedynie wzmianką w podręcznikach historii. Łatwość dokonania odkrycia naukowego nie zawsze idzie w parze z jego znaczeniem!
Od czasu odkrycia sekretyny przez Starlinga zgromadziliśmy dużą wiedzę o hormonach. Niemniej jednak na temat tych zdumiewających związków krąży wiele mitów i być może słyszałeś niektóre z nich. Zanim więc przyjrzymy się temu, co wiadomo o hormonach, rozprawimy się z kilkoma najbardziej rozpowszechnionymi błędnymi przekonaniami na ich temat.
1. Hormony działają powoli. Niektóre owszem, ale inne wcale nie. Pomyśl choćby o adrenalinie. Jeśli chcesz przeżyć w sytuacji, kiedy w twoim kierunku pędzi rozjuszony byk (ryc. 1.2), reakcja "walcz albo uciekaj" musi być bardzo szybka. Nie możesz czekać kilku godzin czy dni na powolną reakcję typu homeostatycznego, bo zostaniesz stratowany. Adrenalina działa naprawdę szybko, więc jej wydzielenie pomoże ci błyskawicznie przeskoczyć przez płot i zejść bykowi z drogi.
Niemniej prawdą jest, że układ dokrewny na ogół pracuje wolniej niż układ nerwowy i większość hormonów nie ma tak szybkiego działania.
Rycina 1.2. Kiedy twoje ciało rozpoznaje zagrożenie, na przykład w postaci byka, uwalnia adrenalinę o natychmiastowym działaniu - bez względu na to, czy zagrożenie jest prawdziwe czy nie.
doru dumitru/Shutterstock.com
2. Układ dokrewny jest całkowicie odrębny od układu nerwowego. W standardowym opisie układ nerwowy i układ dokrewny przedstawia się jako zupełnie różne systemy. Tymczasem te dwa układy w dużej mierze się pokrywają i wchodzą ze sobą w liczne interakcje. Świetnym przykładem powyższego jest choćby wspomniana przed chwilą adrenalina. Jest ona uwalniana z zakończeń nerwowych, więc stanowi element układu nerwowego, w którym pełni funkcję neuroprzekaźnika we współczulnym układzie nerwowym. Nie jest jednak wydzielana jedynie do szczeliny synaptycznej, ale także do krwi, z którą dociera do różnych tkanek i oddziałuje przez wiązanie się z receptorami. Spełnia w ten sposób przytoczoną wyżej definicję hormonu. To połączenie typów działania czyni z adrenaliny neurohormon: hormon, który jest wydzielany z zakończeń nerwowych do krwi (ryc. 1.3). Do neurohormonów należą również między innymi wazopresyna (hormon antydiuretyczny, ADH) oraz oksytocyna. Wrócimy do nich później.
Istnieje też szereg hormonów, które oddziałują na układ nerwowy, zwłaszcza w obrębie mózgu. Hormony wpływają na wiele aspektów zachowania poprzez oddziaływanie na różne części mózgu. Kilka przykładów takich hormonów omówimy w rozdziale 4. Jak widać, układy dokrewny i nerwowy nie są tak odrębne, jak mogłoby się nam wydawać.
Rycina 1.3. Poniższy schemat przedstawia różnicę strukturalną między układem nerwowym a układem dokrewnym.
Na schemacie (a) pokazano, jak hormony są uwalniane z wytwarzającej je komórki do krwi i przemieszczają się w ciele, by wejść w interakcje ze swoją tkanką docelową. Schemat (b) ilustruje sygnalizację neuroendokrynną. Hormon jest uwalniany z zakończeń nerwowych, tak jak neuroprzekaźnik, ale przemieszcza się z krwią jak hormon. Na schemacie (c) widać, że przekaźnik chemiczny (neuroprzekaźnik) jest dostarczany przez neurony bezpośrednio do tkanki docelowej.
Przedruk z: Pocock G., Richards C.D., Richards D.A.: Human physiology. Wydanie 5. Oxford University Press, Oxford 2018. Za zgodą Oxford University Press.
3. Wszystkie hormony są wydzielane przez gruczoły dokrewne. Mamy bardzo jasne wyobrażenie, oparte na typowym schemacie z podręczników pokazanym na ryc. 1.4, na temat tego, jak wygląda "układ dokrewny" z gruczołami wytwarzającymi hormony.
Jest to jednak nadmiernie uproszczony obraz. Hormony są wydzielane przez wiele różnych typów komórek, nie tylko przez główne gruczoły dokrewne. Wracając do przykładu adrenaliny: adrenalinowa reakcja "walcz albo uciekaj" bazuje przede wszystkim na układzie nerwowym przy stosunkowo niewielkim udziale nadnerczy. Osoba, której usunięto by nadnercza, nadal przejawiałaby reakcję "walcz albo uciekaj" i niepotrzebna byłaby adrenalinowa terapia zastępcza (choć nadnercza wytwarzają inne ważne hormony, które wymagają zastępowania).
Na pytanie, jaki jest największy narząd dokrewny w naszym ciele, większość ludzi odpowiedziałaby zapewne, że trzustka lub tarczyca. W rzeczywistości jednak żaden z tych gruczołów nie jest największą tkanką ciała produkującą hormony - prawidłowa odpowiedź to skóra. Skóra nie pojawia się na żadnym schemacie przedstawiającym narządy dokrewne, niemniej odgrywa bardzo ważną rolę w produkcji pewnego hormonu: witaminy D.
Inną bardzo dużą tkanką dokrewną w ciele jest tkanka tłuszczowa, czyli zbiór komórek tłuszczowych, który znajduje się tuż pod skórą oraz w jamie brzusznej, otaczając nerki i inne narządy wewnętrzne. Komórki tłuszczowe wytwarzają hormon o nazwie leptyna, który oddziałuje na mózg, regulując stopień odczuwania głodu.
Rycina 1.4. Najbardziej znane narządy dokrewne.
