Hormonok: az endokrin rendszer kémiai hírvivői és működése

A hormonok sok mindent csinálnak. Szabályozzák az anyagcserét. Az anyagcsere az élőlényekben lezajló kémiai és energetikai reakciókat jelenti. A hormonok okozzák a sejtek és az egész szervezetek növekedését és pusztulását. A hormonok elindítják és szabályozzák a szexuális fejlődést is. Például az ösztrogén és a progeszteron hormonok hatására a lányok pubertáskorba lépnek. A hormonok segítenek fenntartani a szervezet homeosztázisát. A homeosztázis azt jelenti, hogy a szervezetben állandó állapotot tartunk fenn, például a hőmérsékletet, a víz- és sómennyiséget, valamint a cukor mennyiségét. Az egyik mirigy által kibocsátott hormonok más mirigyeket is utasíthatnak arra, hogy különböző hormonokat termeljenek.

A legtöbb gerincesben négyféle hormon létezik. Aszerint csoportosítják őket, hogy milyen vegyi anyagokból állnak elő.

• Szteroid hormonok - ezek koleszterinből készülnek. A szteroid hormonok közé tartoznak például az ösztradiol és a tesztoszteron nemi hormonok, valamint a kortizol stresszhormon.
• Eikozanoidok: ezek lipidhormonok - lipidekből, azaz zsírokból előállított hormonok. Ezek többnyire olyan hormonok, amelyek üzeneteket küldenek a hormonokat előállító sejt közelében.
• Aminosavból származó. A melatonin az agyban, a tiroxin pedig a szervezet szinte minden sejtjében hat. E hormonok közül sok neurotranszmitter, olyan hormonok, amelyeket az egyik idegsejt egy másik idegsejtnek küld.
• Peptidek, polipeptidek és fehérjék - a kis peptidhormonok közé tartozik a TRH és a vazopresszin. A több tucat vagy több száz aminosavból álló peptideket fehérjéknek nevezzük. A fehérjehormonok közé tartozik például az inzulin és a növekedési hormon. Az összetettebb fehérjehormonok szénhidrát-oldalláncokat hordoznak, és glikoprotein hormonoknak nevezzük őket. A luteinizáló hormon, a tüszőstimuláló hormon és a pajzsmirigy-stimuláló hormon példák a glikoprotein hormonokra.

A biológiában a szabályozás valaminek az irányítását jelenti. A hormonok szabályozása tehát azt jelenti, hogy szabályozzuk, hogy mennyi hormon termelődik és szabadul fel a sejtekből.

Negatív visszajelzés

A hormonszabályozás többnyire negatív visszacsatolással történik. A negatív visszacsatolás során egy hormon hatást vált ki. A hormont termelő sejtek észlelik ezt a hatást, és a hormon termelése megszűnik.

A negatív visszacsatolásra jó példa az inzulin nevű hormon. Az inzulint a hasnyálmirigy termeli. Az inzulint a hasnyálmirigy a glükózfogyasztás hatására szabadítja fel. A vérben lévő glükóz mennyisége megemelkedik, és a hasnyálmirigy érzékeli a növekedést. Ezután inzulint választ ki a vérbe. Az inzulin növeli a glükózfelvételt a célsejtekben. A glükóz egy részét a sejtek felhasználják, de egy része glikogénné alakul át és tárolódik. A sejtek glükózfelvétele csökkenti a vércukorszintet. Ezt a csökkenést a hasnyálmirigy észleli, és válaszul leállítja az inzulin kiválasztását a véráramba. Ahogy csökken a vér inzulinszintje, úgy csökken a sejtek glükózfelvétele is.

Ez a negatív visszacsatolás tehát segít fenntartani a normál vércukorszintet, és megakadályozza a szélsőséges változásokat.

A hormonoknak három fő típusa van. A szteroid hormonok nem polárisak, és nincs szükségük receptorra. A második típus a peptidhormonok. A harmadik a tirozinból származó hormonok. Ilyen például a pajzsmirigy által termelt T3 és T4 hormonok.

Ellentétes szabályozó hormonok

Gyakran két hormon szabályozza ugyanazt a terméket, az egyik növeli, a másik csökkenti a célértéket. A vércukorszint nagyon fontos a szervezet számára, és több hormon is szabályozza. Más hormonok is emelik vagy csökkentik a vércukorszintet. Ha a glükózszint túl alacsony, a szervezet olyan hormonokat szabadít fel, amelyek az inzulin ellenkezőjét teszik. Ezek nem azt mondják a test sejtjeinek, hogy vegyenek fel glükózt a vérből. Azt mondják a sejteknek, hogy a glükózt tegyék vissza a vérbe. Az ilyen, más hormonokkal ellentétesen ható hormonokat ellenszabályozó hormonoknak nevezzük. Az inzulin ellenszabályozó hormonjai a glükagon és az adrenalin.

Pozitív visszajelzés

A szervezetben a legfontosabb dolgokat negatív visszacsatolás és ellenszabályozó hormonok tartják homeosztázisban. Néhány dolgot azonban más módon szabályoznak. Az egyik ritka mód a pozitív visszacsatolás. A negatív visszacsatolásnál a hormon hatására egy mirigy leállítja a hormonok termelését. Pozitív visszacsatolásban ennek az ellenkezője történik. A hormon hatása arra készteti a mirigyet, hogy még több hormont termeljen.

A pozitív visszacsatolásra példa az a hormon, amely a szülést okozza (amikor a csecsemők megszületnek.) Az oxitocin az a hormon, amely ezt okozza. Ezt a hormont az agyalapi mirigy állítja elő. Amikor a baba elkezd kijönni, megfeszíti a méhnyak (a méh alja) izmait. A méhnyakban lévő idegek üzenetet küldenek az agyalapi mirigynek. Ez az üzenet hatására az agyalapi mirigy több oxitocint bocsát ki. Az oxitocin hatására a méh izmai összehúzódnak, vagyis összenyomódnak. Ez a méhnyak nagyobb megnyúlását okozza. Ez a megnyúlás aztán azt üzeni az agyalapi mirigynek, hogy még több oxitocint termeljen. Így az oxitocin szintje tovább emelkedik, amíg a méh összenyomódása vagy összehúzódása ki nem kényszeríti a babát.

A hormonok és a neurotranszmitterek között egyértelmű különbségek vannak:

• Egy hormon nagyobb térben és időben képes hatni, mint egy neurotranszmitter.
• A hormonális jelek a keringési rendszerben bárhová eljuthatnak, de az idegi jelek már meglévő idegpályák mentén haladnak.
• Az idegi jelek sokkal gyorsabban (milliszekundumokban) továbbíthatók, mint a hormonális jelek (másodpercekben, percekben vagy órákban). Az idegi jelek akár 100 méter/másodperc sebességgel is továbbíthatók.
• Az idegi jelátvitel egy mindent vagy semmit (digitális) hatás, míg a hormonális jelátvitel egy olyan hatás, amely folyamatosan változtatható. A hormonkoncentrációtól függ

A legtöbb hormon a sejtmembránokhoz vagy a sejten belüli receptorokhoz kötődve indítja el a sejtválaszt. Egy sejtnek több különböző receptortípusa is lehet, amelyek ugyanazt a hormont ismerik fel, de különböző jelátviteli utakat aktiválnak, vagy egy sejtnek több különböző receptora is lehet, amelyek különböző hormonokat ismernek fel, és ugyanazt a biokémiai utat aktiválják.

A hormonokat funkcionálisan, nem pedig szerkezetileg határozzák meg. Különböző kémiai szerkezetűek lehetnek. A hormonok többsejtű szervezetekben (növények, állatok, gombák, barna- és vörösmoszatok) fordulnak elő. Ezek a vegyületek egysejtű szervezetekben is előfordulnak, és jelzőmolekulaként működhetnek,

A peptidhormonok rövid aminosavláncú hormonok.

• Endokrin rendszer