Principi hormonske regulacije i feedback

Hormonska regulacija povezuje udaljena tkiva tako da njihov rad odgovara stanju cijelog organizma. Hormon prenosi informaciju, ali odgovor ne određuje samo njegova količina u krvi. Potrebni su odgovarajući receptor, funkcionalni signalni put i ćelijska oprema koja može izvršiti odgovor. Zato isti hormon može promijeniti različite procese u jetri, mišiću i drugim tkivima. Endokrini sistem treba učiti kao vezu između izvora signala, prenosa, ciljnog odgovora i povratne sprege.

Gdje signal putuje

Endokrino djelovanje podrazumijeva oslobađanje u cirkulaciju i dopremanje do udaljene ciljne ćelije. Parakrino djelovanje usmjereno je na okolne ćelije, dok autokrino djelovanje utiče na ćeliju koja je signal oslobodila. To su načini komunikacije, a ne nepromjenljive etikete za svaki molekul. Jedna supstanca može učestvovati u više puteva zavisno od mjesta oslobađanja i organizacije tkiva.

Hemijska građa pomaže da se razumiju sinteza i prenos. Peptidni hormoni nastaju kao proteinski proizvodi koji se prerađuju i često čuvaju u sekretornim granulama. Steroidni hormoni potiču od holesterola. Među hormonima izvedenim iz aminokiselina nalaze se kateholamini i hormoni štitne žlijezde, ali njihovo ponašanje nije jednako: kateholamini koriste membranske receptore, dok tiroidni hormoni značajno djeluju preko intracelularnih receptora.

U krvi postoje slobodni i za proteinske nosače vezani oblici brojnih hormona. Vezivanje može usporiti uklanjanje i obezbijediti rezervoar iz kojeg se slobodni hormon dopunjava. Ukupna koncentracija zato ne govori isto što i slobodna koncentracija. Promjena nosača može promijeniti ukupnu izmjerenu vrijednost bez odgovarajuće promjene slobodnog signala.

Koncentracija nije isto što i sekrecija

Plazmatska koncentracija zavisi i od ulaska hormona i od njegovog uklanjanja. Jetra, bubrezi i ciljna tkiva učestvuju u razgradnji ili uklanjanju, zavisno od hormona. Visoka koncentracija zato ne dokazuje automatski veliku sekreciju. Može nastati i kada je uklanjanje usporeno.

Klirens predstavlja zamišljeni volumen plazme očišćen od hormona u jedinici vremena. Ne opisuje brzinu kojom receptor odgovara. Tako se odvajaju tri vremenska procesa: promjena koncentracije, trajanje receptorne stimulacije i trajanje ćelijskog efekta. Novi protein nastao nakon hormonskog signala može djelovati i poslije promjene samog signala.

Kako ciljna ćelija odgovara

Membranski receptori prevode vanćelijsko vezivanje u unutrašnje događaje. Receptori povezani sa G-proteinima mogu mijenjati aktivnost adenilat-ciklaze i drugih efektora. cAMP je drugi glasnik: hormon ostaje početni spoljašnji signal, dok cAMP prenosi dio informacije unutar ćelije. Stimulacija ili inhibicija zavise od tipa receptora i njegove veze sa signalnim proteinima.

Drugi receptori imaju enzimsku aktivnost ili aktiviraju pridružene enzime. Insulinski receptor ima sopstvenu tirozin-kinaznu aktivnost, dok neki citokinski receptori koriste povezane kinaze. Ova razlika objašnjava zašto svi proteinski hormoni ne mogu biti svedeni na jedan zajednički put. Nizvodno mogu nastati promjene transporta, enzimske aktivnosti i ekspresije gena.

Intracelularni receptori za steroidne i tiroidne hormone mogu mijenjati transkripciju odabranih gena. Odgovor zavisi i od regulatornih proteina i gena dostupnih u konkretnom tkivu. Promjena sinteze proteina obično ima drugačiji vremenski tok od neposredne promjene aktivnosti postojećeg enzima. To ne znači da su svi efekti ovih hormona isključivo spori ili isključivo genomski.

Povratna sprega i promjenljiv odgovor

Negativna povratna sprega znači da posljedica hormonskog djelovanja slabi početni stimulans ili smanjuje dalju sekreciju. U osovini hipotalamus–hipofiza–periferna žlijezda periferni hormon može kočiti više prethodnih nivoa. Regulacija zato nije samo mjerenje koncentracije: cilj može biti odgovarajuća funkcija tkiva ili stabilnost regulisane veličine.

Pozitivna sprega privremeno pojačava odgovor, kao u predovulatornom porastu LH. Takav događaj zahtijeva vremensko ograničenje i promjenu uslova koja prekida pojačavanje. Pored povratnih sprega, sekrecija može biti pulsna i zavisiti od sna, dnevnog ritma, razvoja ili stresa. Jedan trenutni uzorak ne opisuje svaki takav obrazac.

Zapamti

• Hormonski odgovor zavisi od koncentracije, receptora i ćelijskog signalnog puta.
• Sekrecija i uklanjanje zajedno određuju plazmatsku koncentraciju.
• Povratne sprege, ritmovi i promjena osjetljivosti čine endokrinu regulaciju dinamičnom.