Definicja pojęcia:

hormony

Hormony, bioregulatory – grupa biologicznie aktywnych cząsteczek sygnałowych zaliczanych do czterech głównych grup organicznych związków chemicznych – hormonów aminowych stanowiących pochodne aminokwasów (np. hormony rdzenia nadnerczy, hormony tarczycy), hormonów peptydowych zbudowanych z różnej liczby reszt aminokwasowych (np. hormony tropowe przedniego płata przysadki mózgowej, hormony tarczycy, hormony wysp trzustki), hormonów steroidowych stanowiących pochodne steranu (np. hormony kory nadnerczy, hormony płciowe) i hormonów eikozanoidowych – pochodnych wielonienasyconych kwasów tłuszczowych (np. prostaglandyny, tromboksany). Hormony syntetyzowane są i wydzielane do płynu zewnątrzkomórkowego przez wyspecjalizowane gruczoły, tkanki i komórki układu hormonalnego w odpowiedzi na określone bodźce wewnątrzkomórkowe lub środowiskowe, a następnie rozprowadzane po całym organizmie i dostarczane do komórek docelowych za pośrednictwem krwi (kręgowce) lub hemolimfy (bezkręgowce). Związanie się cząsteczki hormonu z receptorem na powierzchni błony komórkowej komórki docelowej (hormony rozpuszczalne w wodzie) bądź receptorem w cytoplazmie lub jądrze komórkowym komórki docelowej (hormony rozpuszczalne w lipidach) indukuje swoistą odpowiedź fizjologiczną. Hormony odpowiadają za utrzymanie równowagi wewnętrznej organizmu; regulują procesy wzrostu, rozwoju i reprodukcji, procesy metaboliczne, równowagę wodno-elektrolitową płynów ustrojowych, odpowiednie stężenie glukozy i jonów wapnia we krwi, odpowiedź organizmu na stres, rytmy biologiczne oraz aktywność ruchową i umysłową.
  1. Klasy hormonów
  2. Synteza i wydzielanie hormonów
  3. Mechanizm działania hormonów endokrynnych
  4. Funkcje hormonów w organizmie

Klasy hormonów

Hormony, zwane także bioregulatorami, stanowią grupę biologicznie aktywnych cząsteczek sygnałowych zaliczanych do czterech głównych klas organicznych związków chemicznych – trzech klas hormonów wydzielanych do krwi (lub hemolimfy) i dostarczanych wraz z nią do komórek docelowych (tzw. hormonów endokrynnych), obejmujących hormony aminowe, hormony peptydowe i hormony steroidowe; i klasy hormonów przemieszczających się od komórki wydzielniczej do komórki docelowej na drodze dyfuzji międzykomórkowej (tzw. hormonów parakrynnych) obejmującej hormony eikozanoidowe (eikozanoidy). Hormony endokrynne zróżnicowane są ponadto ze względu na rozpuszczalność w środowisku wodnym bądź lipidowym (tłuszczowym). Cząsteczki hormonów peptydowych (np. polipeptydowych, białkowych) i większości hormonów aminowych są hydrofilowe (polarne), w związku z czym są rozpuszczalne w wodzie; natomiast hormony steroidowe i jeden z hormonów aminowych tarczycy (tyroksyna) jako związki hydrofobowe (niepolarne) rozpuszczają się w lipidach. 

Hormony aminowe stanowią pochodne aminokwasów – pochodne tyrozyny, do których zaliczane są hormony rdzenia nadnerczy (adrenalina i noradrenalina) i hormony tarczycy (trójjodotyronina, T₃ i tyroksyna, T₄) oraz pochodne tryptofanu, do których zaliczany jest hormon szyszynki (melatonina) i hormon tkankowy wytwarzany głównie w błonie śluzowej jelit (serotonina). Hormony peptydowe składające się z różnej ilości reszt aminokwasowych obejmują oligopeptydy, do których należą hormony podwzgórza uwalniane przez tylny płat przysadki (oksytocyna, wazopresyna); polipeptydy, do których należy m.in. hormon tropowy przedniego płata przysadki (adrenokortykotropina, ACTH), hormon tarczycy (kalcytonina), hormon komórek α wysp trzustki (glukagon) i hormon tkankowy błony śluzowej dwunastnicy (sekretyna) oraz białka, do których zaliczane są hormony tropowe przedniego płata przysadki (somatotropina, tyreotropina, prolaktyna, gonadotropiny – folitropina i lutropina) i hormon komórek β wysp trzustki (insulina). Hormony steroidowe stanowiące alkoholowe pochodne steranu (cyklopentanofenantrenu) obejmują hormony kory nadnerczy (glikortykoidy, mineralokortykoidy) oraz hormony płciowe (gestageny, estrogeny, androgeny). Hormony eikozanoidowe (eikozanoidy), stanowiące pochodne wielonienasyconych 20-węglowych kwasów tłuszczowych (m.in. kwasu arachidonowego), obejmują hormony tkankowe obecne w niemal wszystkich tkankach i płynach ustrojowych (np. prostaglandyny, tromboksany). 
Hormony zwierzęce. Źródło: shutterstock

Synteza i wydzielanie hormonów

Hormony syntetyzowane są i wydzielane bezpośrednio do płynu zewnątrzkomórkowego przez bezprzewodowe gruczoły endokrynne (gruczoły dokrewne, wewnątrzwydzielnicze) (podwzgórze, przysadkę mózgową, szyszynkę, tarczycę, przytarczyce, nadnercza, trzustkę, gonady) oraz tkanki i komórki wydzielnicze zlokalizowane w obrębie grasicy, przedsionków serca, wątroby, nerek, żołądka, dwunastnicy i jelita cienkiego w odpowiedzi na określone bodźce pochodzące z wnętrza komórki (bodźce wewnątrzkomórkowe) bądź środowiska zewnętrznego (bodźce zewnątrzkomórkowe). Wydzielone do płynu zewnątrzkomórkowego hormony dyfundują do sieci naczyń włosowatych, a następnie rozprowadzane są po całym organizmie i dostarczane do komórek docelowych za pośrednictwem krwi (kręgowce) bądź hemolimfy (bezkręgowce).

Regulacja czynności wydzielniczej gruczołów, tkanek i komórek endokrynnych odbywa się na zasadzie sprzężeń zwrotnych (ujemnych i dodatnich) w ścisłej koordynacji z układem nerwowym. Nadrzędnym ośrodkiem integrującym działanie układu hormonalnego i nerwowego jest u kręgowców podwzgórze zlokalizowane w brzusznej części międzymózgowia. Neurony podwzgórza (tzw. komórki neurosekrecyjne) wydzielają hormony (tzw. neurohormony), które oddziałują bezpośrednio na komórki i tkanki neuroendokrynne (oksytocyna, wazopresyna) bądź regulują czynność wydzielniczą przedniego płata przysadki poprzez stymulację (liberyny) lub hamowanie (statyny) uwalniania hormonów tropowych (tropin) regulujących syntezę i wydzielanie hormonów przez endokrynne tkanki i gruczoły obwodowe (m.in. tarczycę, korę nadnerczy, gonady, komórki wątroby, gruczoły mlekowe).

Większość hormonów kręgowców syntetyzowanych w gruczołach, tkankach i komórkach wchodzących w skład układu hormonalnego wydzielana jest do krwi i wraz z nią dostarczana do odległych komórek docelowych (sygnalizacja endokrynna). Transport hormonów we krwi odbywa się głównie za pośrednictwem wiążących ich cząsteczki białek nośnikowych, m.in. transkortyny transportującej glikortykoidy kory nadnerczy (np. kortykosteron) oraz hormony płciowe (np. progesteron), β-globuliny odpowiedzialnej za transport hormonów płciowych (androgenów, gestagenów, estrogenów), transtyretyny przenoszącej hormony wydzielane przez tarczycę (np. tyroksynę) i neurofizyny transportującej neurohormony syntetyzowane w podwzgórzu i uwalniane przez tylny płat przysadki mózgowej (oksytocynę, wazopresynę).

Niektóre hormony, jak hormony eikozanoidowe (np. prostaglandyny, tromboksany) mogą także przemieszczać się od komórki wydzielniczej do położonej w bliskiej odległości komórki docelowej na drodze dyfuzji międzykomórkowej, gdzie wiążą się ze swoistymi receptorami na powierzchni jej błony komórkowej (receptorami błonowymi) (sygnalizacja parakrynna). Cząsteczki hormonów mają również zdolność oddziaływania z receptorami zlokalizowanymi na powierzchni lub we wnętrzu tych samych komórek wydzielniczych, w których zachodzi ich synteza. Sygnalizacja hormonalna, w której komórki wydzielnicze syntetyzujące i uwalniające określone hormony stanowią komórki docelowe dla tych hormonów, określana jest mianem sygnalizacji autokrynnej (np. estradiol wytwarzany przez komórki pęcherzyków jajnikowych stymuluje rozwój i dojrzewanie tych pęcherzyków)
Układ hormonalny człowieka. Źródło: shutterstock
Sygnalizacja hormonalna na drodze endokrynnej, parakrynnej i autokrynnej. Źródło: shutterstock

Mechanizm działania hormonów endokrynnych

Działanie hormonów zależy od budowy i właściwości ich cząsteczek, sposobu ich wydzielania (sekrecji) przez gruczoły dokrewne, komórki i tkanki wydzielnicze wchodzące w skład układu hormonalnego i transportu do komórek, tkanek i organów docelowych, lokalizacji swoistych białek receptorowych oraz mechanizmu przekazania (transdukcji) sygnału w obrębie komórki docelowej (wewnątrzkomórkowego szlaku transdukcji sygnału) determinującego określoną odpowiedź fizjologiczną (tzw. efekt hormonalny). Odmienny mechanizm działania wykazują  więc hormony niesteroidowe (np. hormony aminowe, hormony polipeptydowe, hormony białkowe) o charakterze hydrofilowym (polarnym), rozpuszczalne w wodzie i wiążące się do receptorów na powierzchni błony komórki docelowej; i hydrofobowe (niepolarne) hormony steroidowe (np. hormony kory nadnerczy, hormony płciowe) rozpuszczalne w lipidach, które wiążą się do swoistych receptorów zlokalizowanych we wnętrzu komórki docelowej.

Hormony niesteroidowe (np. neurohormony podwzgórza, hormony tropowe przedniego płata przysadki, hormony rdzenia nadnerczy, hormony trzustki) wydzielane są z komórek, tkanek lub gruczołów wydzielniczych do płynu zewnątrzkomórkowego na drodze egzocytozy, skąd przechodzą do układu krwionośnego i wraz z krwią docierają do komórek docelowych. Hormony aminowe i peptydowe jako substancje o charakterze hydrofilowym (polarnym) są nierozpuszczalne w lipidach, w związku z czym nie mogą przechodzić przez hydrofobowe wnętrze błony komórki docelowej. Cząsteczki tych hormonów (tzw. przekaźniki pierwotne) wiążą się więc ze swoistymi receptorami białkowymi na jej powierzchni (tzw. receptorami błonowymi). Powstały kompleks cząsteczki hormonu z receptorem aktywuje enzym związany z wewnętrzną powierzchnią błony komórkowej komórki docelowej – cyklazę adenylanową. Aktywna cyklaza adenylanowa katalizuje syntezę cyklicznego AMP (cAMP) (tzw. wtórnego przekaźnika) z adenozynotrifosforanu (ATP). Cykliczny AMP (cAMP) aktywuje kinazy białkowe uczestniczące w fosforylacji określonych białek cytoplazmatycznych, skutkującej powstaniem swoistej odpowiedzi komórkowej (np. zmiany aktywności metabolicznej komórki docelowej, zmiany przepuszczalności błony komórkowej dla określonych substancji).

Hormony steroidowe (np. glikokortykoidy i mineralokortykoidy kory nadnerczy; androgeny, estrogeny i gestageny gruczołów płciowych) jako związki wykazujące charakter hydrofobowy (niepolarny) są rozpuszczalne w lipidach, w związku z czym mogą dyfundować przez błonę komórkową komórek, tkanek i gruczołów endokrynnych do płynu zewnątrzkomórkowego. Cząsteczki hormonów przedostają się następnie do układu krwionośnego, gdzie wiążą się ze specyficznymi białkami nośnikowymi i wraz z krwią docierają do komórek docelowych. Jako związki rozpuszczalne w lipidach dyfundują przez hydrofobowy rdzeń błony komórkowej komórki docelowej, by w jej wnętrzu związać się ze swoistymi receptorami białkowymi zlokalizowanymi w cytoplazmie (receptorami wewnątrzkomórkowymi). Kompleks hormonu steroidowego z receptorem białkowym przechodzi następnie do jądra komórkowego, gdzie łączy się ze specyficznym białkiem wiążącym DNA, które odpowiedzialne jest za regulację ekspresji genów w komórce docelowej. Oddziaływanie części receptorowej kompleksu hormon-receptor z białkiem wiążącym DNA prowadzi do powstania swoistej odpowiedzi komórkowej, którą w tym przypadku jest zmiana ekspresji genów w komórce docelowej skutkująca syntezą określonych białek.
Mechanizm działania hormonów steroidowych. Źródło: shutterstock

Funkcje hormonów w organizmie

Hormony są biologicznie aktywnymi cząsteczkami sygnałowymi, które odpowiedzialne są za utrzymanie równowagi wewnętrznej organizmu (homeostazy). Hormony wydzielane przez przedni płat przysadki mózgowej (somatotropina), tarczycę (trójjodotyronina, tyroksyna), korę nadnerczy (androgeny) i gruczoły płciowe (gonady) regulują procesy wzrostu i rozwoju organizmu. Hormony gonadotropowe przedniego płata przysadki mózgowej (folikulotropina, lutropina) odpowiedzialne są za prawidłowy rozwój i funkcjonowanie gruczołów płciowych; hormony płciowe (androgeny, gestageny, estrogeny) regulują rozwój drugorzędowych cech płciowych, rozród oraz zachowania seksualne; neurohormon podwzgórza wydzielany przez tylny płat przysadki mózgowej (oksytocyna) stymuluje skurcze macicy podczas porodu oraz wydzielanie mleka przez gruczoły mlekowe. Hormon szyszynki (melatonina) bierze udział w regulacji rytmów biologicznych organizmu. Hormony tarczycy (trójjodotyronina, tyroksyna), hormony kory i rdzenia nadnerczy (glikortykoidy, adrenalina, noradrenalina) oraz hormony tkankowe przewodu pokarmowego (np. gastryna, sekretyna, cholecystokinina) warunkują prawidłowy przebieg procesów metabolicznych. Neurohormon podwzgórza wydzielany przez tylny płat przysadki (wazopresyna) oraz mineralokortykoidy kory nadnerczy (np. aldosteron) odpowiadają za utrzymanie równowagi wodno-elektrolitowej płynów ustrojowych. Hormony trzustki (insulina i glukagon) regulują gospodarkę węglowodanową organizmu, utrzymując prawidłowe stężenie glukozy we krwi. Hormon tarczycy (kalcytonina) i hormon przytarczyc (parathormon) odpowiedzialne są za utrzymanie prawidłowego stężenia jonów wapnia (Ca²⁺) we krwi. Glikokortykoidy kory nadnerczy (kortyzol) i hormony rdzenia nadnerczy (adrenalina, noradrenalina) uczestniczą w odpowiedzi organizmu na stres.
Odpowiedź organizmu na stres regulowana jest za pośrednictwem hormonów kory (kortyzolu) i rdzenia nadnerczy (adrenaliny). Źródło: shutterstock

Bibliografia

  1. Aleksander Michajlik, Ramotowski Witold; “Anatomia i fizjologia człowieka”; PZWL Wydawnictwo Lekarskie, Warszawa 2013.;
  2. Jane B. Reece, Lisa E. Urry, Michael L. Cain, Steven A. Wasserman, Peter V. Minorsky, Robert B. Jackson; “Biologia Campbella”; Dom Wydawniczy Rebis, Poznań 2020. ;
  3. Eldra Pearl Solomon, Linda R. Berg, Diana W. Martin, Claude A. Villee, ; “Biologia”; Multico Oficyna Wydawnicza, Warszawa 1996.;
  4. Zdzisława Otałęga (red. nacz.); “Encyklopedia biologiczna T. III, IV, VI, VII, VIII, X, XIII”; Agencja Publicystyczno-Wydawnicza Opres, Kraków 1998-2000.`;
  5. Valerie C. Scanlon, Tina Sanders; “Essentials of Anatomy and Physiology”; F.A. Davis Company 2006. ;
  6. Bernhard Kleine; “Hormones and the Endocrine System: Textbook of Endocrinology, ”; Winfried G. Rossmanith, Springer-Verlag GmbH, 2016. ;
  7. K.-H. Lautenschlager, W. Schroter, A. Wanninger; “Nowoczesne kompendium chemii”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2016. ;
Legenda. Pokaż objaśnienia oznaczeń i skrótów
Szukaj
Oceń stronę
Ocena: 5.0
Wybór wg alfabetu:
a b c ć d e f g h i j k l ł m n o q p r s ś t u v w x y z ż ź
Pasaż zakupowy