Hormonii hipotalamici si hipofizari

Hormonii hipotalamici si hipofizari

1.Hormonii hipotalamici

Pentru multi hormoni semnalul de actiune al unui hormon isi are originea in creier si se sfarseste in celulele tinta. Evenimentele incepand de la semnal (din exteriorul organismului sau din interior) si urmatoarele pana la celulele tintase produc intr-o anumita succesiune ce determina amplificarea in cascada, astfel incat raspunsul celular sa fie adecvat si corespunzator semnalului primit.

Semnalul poate fi transmis sub forma unui puls electric sau sub forma unui semnal chimic sau amandoua, in multe cazuri semnalele ajung la nivelul hipotalamusului apoi la hipofiza si in sfarsit la glandele periferice care secreta hormonul. De la hipotalamus care secreta hormonii corespunzatori in cantitati foarte mici (ng) acestia vor coordona sinteza si secretia hormonilor hipofizari corespunzatori (intr-o cantitate de ordinul mg). Deci are loc o amplificare in cascada a a semnalului transmis (Fig.2.12)

Substantele eliberate de catre terminatiile fibrelor nervoase hipotalamice in capilarele eminentei mediane sunt transportate prin sistemul vascular portal la hipofiza. Hormonii hipotalamici sunt peptide mici cuprinzand de la 3 resturi aminoacide (T-RH) la 44 resturi aminoacide (Gn-RH).

Hormonii hipotalamici se impart in 2 categorii:

RH (releasing hormone), hormoni de eliberare ce stimuleaza sinteza si secretia hormonilor adenohipofizari.

R1H (release inhibiting hormone), hormoni inhibitori ai eliberarii tropinelor hipofizare

Tabel 2.3. Hormonii hipotalamici

Concentratia hormonilor hipotalamici si a celor hipofizari corespunzatori, este reglata prin mecanism de feedback direct sau de catre concentratia plasmatica a hormonilor periferici. Mecanismul acesta consta in urmatoarele: un nivel scazut al hormonului circulant constituie semnal pentru secretia unui hormon hipotalamic eliberator (RH), ajuns la hipofiza prin sistemul vascular port, stimuleaza secretia tropinei specifice, care actionand la nivelul unei glande endocrine periferice (tinta) determina secretia hormonului circulant.

Cresterea concentratiei hormonului periferic, redreseaza un parametru biologic si in acelasi timp inhiba atat secretia de tropina hipofizara cat si secretia de hormon de eliberare (RH) la nivelul hipotalamic. Exista si o bucla scurta inhibitorie intre hipofiza si hipotalamus.

2.Hormonii adenohipofizari

Hipofiza (glanda pituitara) este situata la baza creierului (in saua turceasca) si este alcatuita dintr-un lob anterior si unul posterior. Lobul intermediar la om este putin dezvoltat. Lobul posterior impreuna cu nucleul paraventricular si supraoptic din hipotalamus cu conexiunile nervoase aferente formeaza neurohipofiza.

Lobul anterior ocupa doua treimi din hipofiza si impreuna cu sistemul vascular port care se formeaza din capilarele eminentei mediane ce coboara pana la hipofiza anterioara formeaza adenohipofiza. Vasele sanguine amintite transporta hormonii hipotalamici la adenohipofiza. Hormonii adenohipofizari sunt de natura peptidica (numiti hormoni tropi sau tropine) regleaza dezvoltarea si functiile altor glande endocrine sau au rol in reglarea proceselor metabolice fundamentale din tesuturile periferice.

Hormonii adenohipofizari sunt:

- corticotropina ACTH (adrenocorticotropic hormon)

- somatotropina, hormonul de crestere, GH (growth hormone)

- gonadotropine, hormonul luteinizant (LH; luteinizing hormone), hormonul foliculo-stimulator (FSH, follicle stimulating hormone)

- prolactina, PRL, hormonul lactogen.

Dupa inrudirile structurale si functionale se clasifica in:

a) grupa hormonilor somatotropi

b) grupa hormonilor glicoproteici

c) grupa corticotropinei, cuprinde peptidele derivate dintr-un precursor comun, pro-opio-melanocortina (POMC)

a) grupa hormonilor somatotropi

in aceasta categorie intra hormonul de crestere (GH) si prolactina.

Somatotropina(sau Hormoni de crestere)

Sinteza acestui hormon se face in celulele somatotrope care este cel mai abundent tip de celula adenohipofizara (35-40%). Hormonul uman este un polipeptid cu 191 de resturi aminoacide in structura sa.

Actiunile importante pe care le exercita sunt:

-regleaza metabolismul general (glucidic, lipidic, proteic) simineral in tesuturile periferice

-controleaza cresterea postnatala, dezvoltarea scheletului si a tesuturilor moi

Actiunile acestui hormon sunt mediate de IGF I si II sau somatomedine. Actiunile hormonului de crestere au ecou asupra metabolismelor mari, facilitand procesele anabolice, biosintetice prin asigurarea de materii prime si surse energetice.

In metabolismul mineral, faciliteaza:

- cresterea oaselor prin pozitionarea balantei calciului, magneziului si fosfatilor

- asigura sinteza condroitinsulfatilor, compusi esentiali in dezvoltarea cartilagiilor, etc.

In metabolismul lipidic: creste lipoliza crescand astfel productia de acizi grasi liberi in sange.

In metabolismul glucidic: actioneaza opus insulinei provocand hiperglicemie. Hiperglicemia se realizeaza prin:

- micsorarea utilzarii periferice a glucozei

- stimularea gluconeogenezei hepatice

- inhiba glicoliza.

In metabolismul proteic:

- favorizeaza transportul intracelular al aminoacizilor

- creste sinteza de ARNm

- accelereaza biosinteza proteica.

Exista o reglare extrem de eficieta a producerii de hormon de crestere prin mecanism feedback, prin hormonul circulant, dar si prin IGF I:

Secretia de GH este pulsatila - GH-ul circulant inhiba propria secretie prin promovarea secretiei de somatostatina. IGH-I inhiba prin acelasi mecanism secretia de GH.

Factorii care stimuleaza secretia de GH sunt: somnul, stressul (traumatisme, emotii), antagonistii p-adrenergici, hipoglicemia, GH-RH, nivelul scazut al IGF-I, estrogenii, glucagonul, vasopresina, etc.

Factorii care inhiba secretia de GH sunt: obezitatea, hipoparatiroidismul, somatostatina, etc.

Hipersecretia de GH produce gigantismul la copii, iar la adult acromegalia (dezvoltarea anormala a oaselor la maini si mandibula).

Hiposecretia de GH conduce la nanism hipofizar (oprirea cresterii, fara afectarea dezvoltarii psihice).

Prolactina numita si mamotropina. Sinteza si secretia acestui hormon se face de catre celulele lactotrope hipofizare (10-25% din totalul celulelor adenohipofizare). Este un polipeptid cu 199 resturi aminoacide in structura sa. Nu s-a identificat un factor de eliberare hipotalamic. Dopamina inhiba sinteza prolactinei.

Actiunile prolactinei sunt:

- initiaza si intretine lactatia

- actiunea lactogena a prolactinei se manifesta dupa nastere cand scade nivelul estrogenilor si al progesteronei, care antagonizeaza efectul prolactinei.

Hipersecretia de prolactina la femei conduce la amenoree, iar la barbati

la impotenta.

b) Grupa hormonilor glicoproteici Din acest grup fac parte gonadotropinele (FSH si LH) si tireotropina (TSH).

Toti hormonii glicoproteici au o structura dimerica ap. Cele doua subunitati sunt polipeptide, a are 96 resturi aminoacide, iar p are un numar variabil de resturi aminoacide 115 resturi la FSH si LH si 110 resturi la tireotropina). Deasemenea contin resturi glucidice (a cuprinde 2 unitati oligozaharidice, iar subunitatea p contine 5 resturi oligozaharidice pentru FSH si LH si doua unitati oligozaharidice pentru FSH).

Capacitatea de legare la recptorii celulari este asigurata numai de dimerul o.p, dar activitatea biologica apartine numai subunitatii p.

Gonadotropinele (LH si FSH)

Ambele gonadotropine controleaza functiile glandelor sexuale. Sinteza si secretia lor se face de catre celulele gonadotrope (5-9% din totalul celulelor adenohipofizei)

Sinteza ambilor este promovata de catre Gn-RH hipotalamic.

Actiunile FSH(Filotropinei) sunt:

la femei:

promoveaza dezvoltarea foliculilor mamari pregateste foliculul pentru ovulatie mediaza eliberarea de estrogeni indusa de LH

la barbati:

actioneaza asupra celulelor Sertoli din testicul si induce sinteza proteinei transportoare de testosterona ABP (androgen binding protein)

stimuleaza spermatogeneza

Actiunile LH(Lutropinei) sunt:

la femei: stimuleaza sinteza de estrogeni, progesterona si initiaza ovulatia

la barbati: stimuleaza sinteza testosteronei

Hormonii placentari

In urina femelelor gestante si a femeilor gravide au fost evidentiati o serie dce hormoni cu o actiune asemanatoare cu cea a hormonilor gonadotropi care au primit numele de gonadotropine urinare.Din punct de vedere structural ,ei sunt glicoproteine cu mase moleculare de aproximativ 30kDa cu o structura foarte asemanatoare cu cea a hormonului luteinizant.

In seria gonadotropinelor utinare ,cea mai importanta este gonadotropina urinara corionica(human chorionic gonadotrophin-GCH)a carei molecula contine 231 resturi de aminoacizi si 55 resturi de monoglucide.

In afara de GCH,placenta mai secreta si alti hormoni tisulari cum ar fi:hormonul lactogenic placentar (HPL) si tireotropina corionica(HGT),iar ovarele sintetizeaza relaxina.

Hormonii placentari apar in urina incepand cu a 30-a zi de sarcina si atng valorile maxime in luna a-III-a(aproximativ in a70-a zi de sarcina)

Functiile biochimice si fiziologice ale gonadotropinelor urinare sunt asemanatoare cu cele ale hormonilor gonadali de origine hipofizara.In cadrul unui ciclu uterin ,HCG favorizeaza implantarea ovulara,iar HPL activeaza continu biosinteza si secretia de insulina,chiar si in inanitie.In perioada de sarcina.HPL stimuleaza acumularea delactozei in lapte actionand ca un factor diabetogen,iar relaxina stimuleaza expulzarea fatului.

Tireotropina

Sinteza tireotropinei se face in celulele tireotrope. Eliberarea TSH se face printr-un mecanism de feedback la care participa hormonul hipotalamic eliberator (TRH) cat si Ta si T₄ hormonii glandei periferice. Hormonii tiroidieni inhiba atat sinteza si secretia TRH cat si pe cea de TSH. Deasemenea hormonii tiroidieni stimuleaza sinteza de somatostatina ce inhiba TSH.

Actiunile TSH sunt:

-stimuleaza sinteza T₃ si T₄ de la nivelul glandelor tiroide

-activeaza toate etapele biosintezei hormonilor tiroidieni

c) Grupa peptidelor derivate din pro-opiomelanocortina (POMC)

Spre deosebire de ceilalti de pana acum, acesti hormoni se sintetizeaza dintr-un precursor polipeptidic ce contine aproximativ 250 de resturi aminoacidice. Acest peptid se sintetizeaza in celulele corticotrope din adenohipofiza, cat si in celulele din creier, placenta, testicul, etc. Polipeptidul este prelucrat sub actiunea unor peptidaze cu specificitate pentru legaturile peptidice formate intre aminoacizii bazici (lizina, arginina).

Fragmentele peptidice rezultate sunt transformate in continuare, prin metilare, acilare, amidare, etc. astfel incat activitatea biologica a acestora este stimulata sau inhibata.

Prin aceste prelucrari si transformari rezulta peptide active din punct de vedere biologic cum sunt: ACTH, endorfme, encefaline si dinorfine (fig. 2.14.)

Printr-o prelucrare primara se obtine peptidul N-terminal, ACTH si p-LPH (hormon lipotrop). Hormonul P-LPH poate fi seretat ca atare sau este scindat in continuare la y-LPH si p-endorfina. De remarcat ca p-endorfina in adenohipofiza se inactiveaza prin acetilare. Unele specii care au lobul intermediar al hipofizei dezvoltat prin prelucrarea POMC, se formeaza melantropina (MSH, hormonul melanocitostimulator).

Melanotropina are rolul de a dispersa pigmentii melanici in celulele melanofore, determinand inchiderea culorii pielii (acest mecanism este dezvoltat la amfibieni unde schimbarea culorii este un mijloc de aparare). Functiile MSH la om probabil apartin ACTH si y-LPH.

in ceea ce priveste rolul peptidului N-terminal, acesta se presupune ca are rol in reglarea activitatii steroidogenetice a ACTH-ului.

Corticotropina (ACTH)

Este un polipeptid cu 39 resturi aminoacidice. Activitatea biologica este localizata in segmentul N-terminal intre aminoacizii 1-24. reglarea sintezei si secretiei de ACTH se face de catre hormonul hipotalamic eliberator (CRH). Cresterea concentratiei hormonului glandei periferice (cortisol) inhiba atat secretia de CRH cat si pe cea de ACTH.

Secretia ACTH prezinta un bioritm (maximum secretiei are loc intre ora l si 4 noaptea).

Actiunile ACTH mai importante sunt:

-controleaza dezvoltarea cortexului adrenalelor si sinteza de steroizi

-activeaza etapa initiala a steroidogenezei de transformare a colesterolului in pregnenolona

-in conditii de stres stimuleaza adrenalele, determinand sinteza de cortisol, ce are efecte metabolice adaptative

- in tesutul adipos stimuleaza lipoliza

-stimuleaza captarea glucozei si aminoacizilor in muschi

- stimuleaza secretia de insulina in β pancreatice

β-endorfina

Numeroase peptide cu roluri reglatorii asupra functiei creierului au fost identificate. Unele dintre aceste substante sunt prezente si in alte regiuni ale corpului, indeplinind diverse functii in procese legate de: comportament, memorie, invatare, durere, somn, etc.-

Endorfinele sunt neuropeptide cu actiuni asemanatoare morfinei (substanta activa extrasa din opiu cu efect analgezic si euforic). Denumirea ar sublinia provenienta ,.endogena' a acestora si efectul asemanator "morfinei'. Doua pentapeptide au fost descoperite initial Met-encefalina si Leu-encefalina.

Apoi s-au mai descoperit: α β γ- endorfina, donorfina, etc. Toate aceste peptide rezulta prin prelucrarea unor precursori. POMC formeaza α β γ -endorfina si Met-encefalina. Precursorul proencefalina A, formeaza Met-encefaline si Leu-encefaline. Distributia acestor endorfine se face diferentiat in diversi neuroni, endorfmele formandu-se diferentiat in diferite arii ale creierului.

Hormonii neurohipofizari

Hormonii neurohipofizari sunt vasopresina si oxitocina. Structural ambii hormoni sunt monopeptide ce difera doar prin doua resturi aminoacidice. Vasopresina sau hormonul antidiuretic (HDH) are; caracter bazic foarte pronuntat (Arg-vasopresina), avand punctul izoelectric de 10.9. Sinteza hormonilor neurohipofizari se face sub forma unor precursori in hipotalamus, vasopresina in nucleul supraoptic, iar oxitocina in nucleul paraventricular.

In urma prelucrarii acestor precursori rezulta vasopresina, neurofizina II, oxitocina si neurofizina I.

Hormonii maturi impreuna cu neurofizinele corespunzatoare sunt apoi transportati de-a lungul axonilor si depozitati in hipofiza posterioara.

Hormoni neurohipofizari au viata biologica scurta, avand timpul de injumatatire de 2-4 minute. Sunt catabolizati in tesuturile periferice, iar vasopresina poate fi eliminata ca atare urinar.

3.1.Vasopresina

Actiunile vasopresinei sunt mediate de AMPc.

Actiunile biologice ale vasopresieni sunt:

- participa la homeostazia osmolaritati si a volumului fluidului extracelular. Mecanismul este reprezentat de cresterea permeabilitatii pentru apa a membranei luminale a epiteliului tubular renal (probabil prin cresterea numarului de canale pentru apa)

- glicogenoliza hepatica

- eliberarea de ACTH in hipofiza

Vasopresina prin retentia de apa restabileste volumul si concentratia

sangelui.

Cresterea volumului fluidului extracelular sesizata de osmoreceptorii din hipotalamus si baroreceptorii din sistemul circulator sunt stimuli pentru vasopresina.

Secretia anormala de ADH poate conduce la situatia patologica de diabet insipid care este caracterizat de excretia unui volum de urina diluata. Diabetul insipid primar datorat unei sinteze si secretii este determinat de o distrugere a tractului hipotalamo-hipofizar de catre o tumora, infectii sau poate chiar si ereditar. In diabetul insipid ereditar, ADH este secretat in cantitate normala, dar celulele tinta sunt incapabile de raspuns din cauza unui defect la nivelul receptorilor. Defectele de secretie ale ADH pot fi asociate cu diferite cancere (mai ales pulmonar), cat si cu tumori cerebrale, infectii pulmonare sau hipotiroidismul.

Vasopresina sau hormon antidiuric (ADH)este o nonapeptida a carei structura primara difera putin de la o specie de mamifere la alta ,denumirera acesteia depinzand de restul de aminoacid din pozitia 8.

3.2.Oxitocina(OC

Actiunile biologice ale oxitocinei sunt:

-exercita actiune contractila asupra musculaturii netede din uter, declansand travaliu la femeia gestanta si facilitand expulsia fatului

- contractia celulelor mioepiteliale si ejectia laptelui.

Este o nonpectina care difera structural de vasopresina prin doua resturi de aminoacizi:Il₃ si Leu₈.Ea este secreta ,in principal, de neuronii paraventriculari si in mai mica masura cei supraoptici.

La femei, concentratia placentara normala a ocitocinei este de ordinal a catevaU.I./ml,iar timpul sau de injumatatire este de aproximativ 3 minute.

3.3.Hormonii neurohipofizari si comportamentul

Hormonii neurohipofizari se regasesc si in alte zone ale encefalului unde functioneaza ca neuro-modulari. Se pare ca oxitocina ar avea,din acest punct de vedere,oactiune asupra proceselor membranare,antagonista actinii hormonului antidiuretic.

Astfel,unii autori considera ca in timp ce ADH favorizeaza memoria ,oxitocina ar fi un hormon ''amneziat''.Aceasta ipoteza a fost emisa in urma unor experimente pe sobolani care au fost ,''invatati ''a nu intre intr-o camera obscura printr-un socelectric suferit la intrare.Rezultatele au fost pozitive la subiectii carora li s-a injectat subcutanat ADH si negativ la cei carora li s-a administrat oxitocina .

3.4.Neurofizinele

Neurofizinele sunt proteine specifice ce contin in molecula lor cate 93 resturi de aminoacizi.In functii de hormonul transportat,ele se impart in doua grupe:

a)MSEL-neurofizine cu rol in transportul vasopresinei.

b)VLDV-neurofizine capabile sa lege oxitocina.Acestea din urma difera doar la nivelul secventei1-9,in timp ce succesiunea de aminoacizi 10-75 este constanta.

Neurofizinele constituie de fapt fragmente polipeptidice cu originea intr-un precursor comun cu cel al hormonului pe care il transporta.Astfel ,precursorul MSEL-neurofizinele este acelasi cu al hormonului antidiuretic si este unpre-pro-hormon cu masa moleculara de aproximativ 20kDa,iar precursorul VLDV-neurofizinelor este comun cu cel al oxitocinei.