Endokrinologi

Question 0

Redegør for PTH’s (Parethyroidea hormonet) virkninger på plasmacalcium og calciumstofskiftet. Redegør endvidere for de cellulære mekanismer der er virksomme ved deponering og mobilisering af calcium fra knoglevæv.

Answer 0

Svar 8: Øger plasmacalcium. Virkningen udspilles over knoglerne, nyrerne og, via vitamin D, over calciumoptagelsen i tarmen. Der er to receptorer, én som kun binder PTH og én som binder både PTH og PTH-relateret protein. På knoglerne fører receptor aktivering til en initial stimulation af osteolyse hvorved calcium transporteres via canaliculi til osteocytten og videre til ekstracellulærvæsken. På lidt længere sigt aktiveres osteoclaster til at resorbere fuldt mineraliseret knogle, og differentiering af nye osteoclaster fremmes. Virkninger involverer dog også osteoblaster. PTH øger endvidere resorptionen af calcium fra det ascenderende ben af Henles slynge ved en cellulær proces, der involverer calciumbindende transmembrane receptorer.

Question 1

6. Hvilket hormon secerneres fra glandula parathyroidea?

7. Redegør for reguleringen af hormonets sekretion under normale omstændigheder.

Answer 1

Svar 6: peptidhormonet parathyreoidea hormon (PTH).

Svar 7: Sekretionen reguleres overvejende af plasmakoncentrationen af ioniseret calcium, hæmmes ved conc over 6 mg/dl, maksimal under 3 (B&L). Skyldes aktivering af en G-protein koblet receptor med Calcium som ligand. Stigende binding af calcium aktiverer fosfolipase C og hæmmer adenylat cyclase. Stigningen i intracellulær Ca++ og faldet i cAMP hæmmer sekretionen af PTH. Aktiv Vitamin D (1,25-dihydroksycholecalciferol) hæmmer PTH sekretion.

Question 2

Redegør for fællestræk i syntesen af cortisol og andre steroidhormoner
med angivelse af fælles udgangsstof, syntese af fælles mellemprodukter samt funktion af cytochrom P450 og NADPH.

Answer 2

Cholesterol er udgangspunkt for syntesen af alle steroidhormoner. Den akutte stimulation af de steroidhormonproducerende celler fører til hydrolyse af cholesterolestre, der findes som lipiddråber i cellen, hvorved cholesterol frigives og kan transporteres ind i mitochondrierne. Her omdannes cholesterol til pregnenolon via aktivering af det sidekædekløvende enzym. Den videre syntese er specifik for det enkelte steroidhormon. Hovedparten af de enzymer, der medvirker i syntesen af steroidhormoner er monooxygenaser (benævnes undertiden hydroxylaser eller “mixed function oxidase”), der ved hjælp af NADPH og O2 indfører hydroxylgrupper i molekylet. Reduktionen med NADPH sker via cytochrom P450 familien i cellens mitochondrier og endoplasmatiske reticulum. Jf Documenta som viser et synteseskema. Snarere end at gengive detaljerne i dette skema bør besvarelsen forklare hvad skemaet illustrerer.

Question 3

Redegør for den makroskopiske (incl. relationer, kar- og nerveforsyning) og histologiske struktur af det organ, der normalt producerer cortisol.

Answer 3

Cortisol (glukocorticoider) produceres i binyrebarkens zona reticularis.
Makroskopi . Binyrerne, glandulae suprarenales, to små, affladede kirtelorganer, på bageste bugvæg i relation til hver sin nyre. Består af to funktionelt forskellige dele, cortex og medulla. Mål: 1 (tykkelse) x 3 (bredde) x 5 cm (længde), vægt: 12-15 g (tilsammen), marven udgør 10%. Glat overflade, blød konsistens, rig karforsyning. Cortex lys gulbrun farve, medulla mørk rødbrun. Hilum: Det sted hvor v. suprarenalis forlader organet. Begge binyrer ligger inden for fascia renalis i nyrelogen, gennem fascien fæstnet til diaphragma. Løst bundet til nyrerne, fikseret til den bageste bugvæg.

Relationer. Højre: Ligger på højre nyrepol; forfladen med relation til leveren (øverste parti fæstnet til area nuda, nederste parti beklædt med peritoneum parietale (adskilt fra leveren). Nedadtil relation til duodenum.) Medialkanten i kontakt med v. cava inferior.
Venstre: Ligger langs den øverste del af venstre nyre mediale kant (længere distalt end den højre binyre); opadtil mod bagfladen af ventriklen (beklædt med peritoneum fra lille sæk), nedadtil dækket af pancreas; ventral relation til a. splenica.

Kar- og nerveforsyning. Tre arterier: 1) a. suprarenalis superior fra a. phrenica inferior, 2) a. suprarenalis media fra aorta 3) a. suprarenalis inferior fra a. renalis. En vene: v. centralis, forlader hilum som v. suprarenalis - på højre side til v. cava inferior, på venstre side til v. renalis sinistra.

Talrige lymfekar: ender i lymphonodi lumbales.

Nerver: især til marvsubstansen med sympatiske nerver fra plexus coeliacus (transmitter: acetylkolin; forøget adrenalinafgift).

Histologi
Yderst: tyk kapsel af kollagent bindevæv, trabekler når i varierende dybde af cortex, heri løber blodkar og nerver til medulla. Parenchymcellerne i cortex og medulla omgives af et netværk af retikulære fibre. Binyrebarken inddeles i 3 koncentriske zoner i gradvis overgang:

Zona glomerulosa: små celler i afrundede grupper. Kernen: rund, kraftigt basofili, cytoplasmaet: eosinofilt, spredte basofile klumper (ru endoplasmatisk reticulum). Små og få lipiddråber. EM: veludviklet glat endoplasmatisk reticulum.

Zona fasciculata: Store og polyhedrale celler, anordnet i 2 celler tykke, radialt ordnede cellestrenge. Mellem strengene: radialt forløbende fenestrerede kapillærer (sinusoider). Kerne: lys, centralt placeret . Cytoplasma: svagt acidofilt, stort antal tomme, afrundede huller (skumlignende udseende), skyldes ekstraheret lipid. EM: Glat endoplasmatisk reticulum, talrige lipiddråber. Mitochondrier med lange, snoede tubuli i stedet for cristae. Ansamlinger af ru endoplasmatisk reticulum og et veludviklet Golgi-apparat.

Zona reticularis: en enkelt række af cylindriske celler i et netværk af anastomoserende cellestrenge adskilt af sinusoider (fenestrerede kapillærer). Cytoplasma: eosinofilt, få og små lipiddråber, Mange brune lipofuscin-granula. EM: ligner cellerne i zona fasciculata, (dog ikke så veludviklet endoplasmatiske reticulum og færre lipiddråber).

Medulla, ikke skarpt afgrænset fra cortex, cellestrenge adskilt af kapillærer og venoler. Cytoplasma: svagt basofilt, fine granula, (katecholaminerne adrenalin og noradrenalin). EM: veludviklet ru endoplasmatisk reticulum og Golgi-apparat, stort indhold af membranbegrænsede granula. 90% adrenalinholdige, 10% noradrenalinholdige celler. Indeholder sympatiske ganglieceller, enkeltvis eller i små grupper.

Question 4

Redegør for den cellulære virkningsmekanisme af cortisol.

Answer 4

Cortisol bindes til en receptor i cellens cytosol. Hormon-receptor komplekset translokeres herefter til nucleus hvor det bindes til DNA og fungerer som transskriptionsfaktor. Herved initieres eller hæmmes transskriptionen af mange forskellige gener. Som eksempel på genprodukter kan nævnes aminotransferaser og de specifikt gluconeogenetiske enzymer samt glycogensyntase.

Question 5

Redegør i hovedtræk for virkninger af fysiologiske mængder af cortisol på organismens stofskifte og redegør for den mulige sammenhæng mellem disse virkninger og patientens symptomer.

Answer 5

De fysiologiske virkninger omfatter først og fremmest hæmmet proteinsyntese og øget proteinnedbrydning, hvorved der frigøres aminosyrer, potentielt til glukoneogenese evt glykogensyntese i leveren, hvorved organismens behov under faste tilgodeses. Cortisol er derfor livsvigtigt i faste. Dets kataboliske og antianaboliske virkninger rammer alle væv dvs hud, bindevæv, muskelvæv, slimhinder, knoglevæv. Endvidere permissiv virkning på leveren, hvorved virkningen af glukagon og catecholaminer mangedobles: derfor øget glukoneogenese og øget hepatisk glukoseoutput. Induktion af enzymer i glukoneogenesen. Modvirker glukoseoptagelsen i periferien (antiinsulinær virkning) og modvirker insulins virkning på leveren, bortset fra virkningen på glykogensyntasen. Den permissive virkning gælder også virkningen af catecholaminer på lipolysen som forøges, men cortisol øger også appetit og hypercortisolæmi og hypercortisolæmi medfører fedtaflejringer i ansigt, nakke og abdomen. Symptomerne: Fedmen af ansigt nakke og abdomen reflekterer netop sidstnævnte virkninger, medens de tynde ekstremiteter reflekterer den lipolytiske virkning. Den tynde hud med striae og muskelatrofien skyldes proteinnedbrydningen og denne, i kombination med den nedsatte proteinsyntese, den dårlig sårheling, som ikke bedres af det hæmmede immunrespons.. Smerterne i ryggen kan skyldes frakturerne af corpora pga nedbrydning af knogle. Den øgede hårvækst kan skyldes den øgede produktion af androgener samtidig med den forøgede cortisolsekretion. En stor cortisolsekretion vil også have mineralocorticoidvirkning, hvilket kan forklare hypertensionen og en del af den tilsyneladende fedme (væskeretention). Glukosurien skyldes formentlig den samlede diabetogene effekt af cortisol.

Question 6

Angiv den normale effekt på urincortisoludskillelsen af dexamethasonindgift, som beskrevet ovenfor, og forklar den tilgrundliggende mekanisme.

Answer 6

Normalt skal urinudskillelsen af cortisol hæmmes kraftigt af dexamethason på grund af den negative feed-back hæmning af dette syntetiske glukocorticoid på ACTH sekretionen, og den deraf følgende faldende endogene cortisol-sekretion.

Question 7

Redegør kort for den overordnede hormonale regulation af cortisol-sekretionen med angivelse af den cellulære lokalisering, biosyntesen og virkningsmekanismen for CRH og ACTH.

Answer 7

Binyrebarkens Zona reticularis og fasciculata styres især af hypofysens ACTH sekretion. I de corticotrofe celler udspaltes peptidet ACTH fra forstadiet POMC og binder sig til melanocortin-2 receptoren i bark-cellemembranen, hvor en stimuleret adenylatcyklaseakvititet fører til 1) akut øget steroidogenese (ved aktivering af de proteiner der er indblandet i steroidogenesen jf ovenfor); 2 øget transskription af disse proteiner, og 3) vækst af barkens celler. Den resulterende cortisolsekretion øger til gengæld feedback hæmning på ACTH sekretionen. ACTH sekretion reguleres overordnet af sekretion af Corticotropin Releasing Hormone, et peptid fra især den paraventrikulære nukleus, som øger ACTH sekretionen (også negativ feed-back hertil via både cortisol og ACTH) via en G-protein-koblet receptor med cAMP og calcium som signaler. Herudover stimuleres ACTH især af stress.

Question 8

Redegør for den mulige anvendelse af resultaterne af målingerne af ACTH i plasma til opklaring af årsagen til patientens syndrom.

Answer 8

Patientens høje koncentration af ACTH udelukker stort set at binyren selv skulle være ansvarlig for overproduktionen af cortisol (hvilket skulle supprimere ACTH og forhindre en stigning efter CRH) . Den høje værdi tyder derfor i stedet på en tumor udenfor binyrerne som responderer på CRH. Dette er typisk for de corticotrofe celler (også når de danner tumorer). Fundene tyder derfor på et Cushings syndrom forårsaget af hypofysær overproduktion af ACTH.

Question 9

Redegør for den histologiske opbygning af de Langerhanske øer.

Answer 9

Endokrine pankreas: Langerhanske øer, spredt i det exokrine væv. Samlede antal øer: 1% / 1 g af kirtlen. Op til 2-300 celler/ø.

Lysmikroskopi (HE), ø-cellerne: lys eosinofili, ensartet udseende, mindre end acinære celler, A-cellerne stærkt acidofile. Adskilt fra fenestrerede kapillærers endothel af basallamina.

Immunhistokemi: 4 endokrine celletyper: A (alfa) glukagon, 20%. B (beta) insulin, 70% af cellerne, D (delta) somatostatin, 5-10%, F-celler pancreatisk polypeptid, 1-2 %. Ultrastruktur, membranbegrænsede granula, variabel størrelse og elektrontæthed for forskellige celletyper.

Question 10

Redegør for reguleringen af insulinsekretion på det cellulære plan. Redegørelsen må omfatte dels virkningen af substrater, dels neurohumorale faktorer.

Answer 10

Glukose via GLUT 2 -> glukokinase -> ATP -> lukning af KATP-kanaler -> depolarisering -> åbning af spændingsafhængige Calcium-kanaler-> forøget intracellulær Ca2+-koncentration -> exycytose. Øvrige substrater (aminosyrer, fede syrer) virker formentlig også via metabolisering -> ATP. Hormoner og transmittorer kan påvirke processen via adenylatcyklase -> cAMP -> proteinkinase A (inkretiner eller beta adrenerg stimulation) eller fosfolipase C ->IP3 -> Ca++ stigning samt DAG -> protein kinase C (Acetylcholin). Adrenalin og noradrenalin via alfa- receptorer -> hæmning af adenylatcycklase via inhibitorisk G-protein,Gi (den stimulerende virkning af beta-adrenerg receptoraktivering har ringe betydning). (NB fejl i Brook & Marshall: Endocrinology, hvor der er der byttet om på alfa-adrenerg inhibition og beta-adrenergstimulation).

Question 11

Angiv målorganerne for insulins virkning og angiv insulinets hovedvirkninger på disse organer.

Answer 11

Målorganer : lever: hæmning af glukoseproduktion, stimulering af glykogensyntese, lipidsyntese og proteinsyntese, hæmning af ketogenese; skeletmuskulatur: øget glukosetransport, glykogensyntese, proteinsyntese, kaliumtransport; fedtvæv: øget glukosetransport; triacylglycerolsyntese med glycerolfosfat fra glukoseomsætningen; hæmning af hormonsensitiv lipase; evt de novo lipidsyntese.

Question 12

Beskriv i hovedtræk de cellulære mekanismer hvorved insulinmolekylet er i stand til at påvirke glukosetransporten over muskelceller.

Answer 12

Glukosetransporten: insulin receptor-> autofosforylering-> tyrosinkinaseaktivitet-> fosforylering af IRS -> aktivering af PI3-kinase -> translokering af vesikler med GLUT 4.

Question 13

Redegør kort for biosyntesen af Vitamin D og for dets virkning på calcium- metabolismen.

Answer 13

Aktivt Vitamin D (1,25-(H2O)2-cholecalciferol) dannes ud fra 7-
dehydrocholesterol, som omdannes til Vitamin D3 (cholecalciferol) ved UVB bestråling i huden. Vitamin D3 ”ekstraheres” fra huden ved binding til vitamin D- bindende protein og hydroksyleres i leveren i 25-stillingen. Den endelige aktivering sker i nyrerne som nævnt. De væsentlige virkninger er nævnt overfor, men hormonet kan også øge knogleresoprtion ved at øge blasternes følsomhed for PTH. Endelig regulerer aktivt vitamin D PTH produktionen ved at hæmme PTH gen ekspression og øge CaSR ekspression (som hæmmer PTH gennem Gq og Gi)

Question 14

a) Angiv mindst 5 hormoner, som har indflydelse på knoglenydannelse og angiv hvori denne indflydelse består.
b) Angiv mindst 4 hormoner, som har indflydelse på knogleresorption og angiv hvori denne indflydelse består.

Answer 14

a) Nydannelse stimuleres af: væksthormon; insulin-like growth factor-1 (IGF-1); insulin; østrogener; androgener; Vitamin D (mineralisering) ; calcitonin; parathyroidea hormon (PTH) (intermitterende, små doser). Hæmmes af cortisol.
b) Resorption stimuleres af : Parathyroidea-hormon (konstant, højere dosering); vitamin D; cortisol. Hæmmes af : østrogen ; androgen ; calcitonin.

Question 15

Redegør for begrebet knogle re-modellering, herunder for de indgående celletyper og for reguleringen af aktiviteten.

Answer 15

Knogleremodellering er betegnelsen for den stadige nedbrydning og genopbygning af knogle, som finder sted omkring 2 mio steder i skelettet. Osteoclasterne nedbryder knoglen (omkring 2 uger), osteoblasterne genopbygger den (90-120 dage). Aktiveringen sker ved frigørelse af monocyte colony- stimulating factor (M-CSF) og RANK-ligand fra osteoblasterne; sidstnævnte binder sig til RANK (receptor activator of MF-κB) på clast-forstadier (fra monocyte/makrofag linier) som fusionerer og danner den multinukleære kæmpecelle, osteoclasten. Osteoclasten binder sig til knogle og afsegler et rum hvortil udskilles H+ og hydrolytiske enzymer hvorved afgives Ca+ og Pi til blodet. Nu afgiver blasterne osteoprotegerin (OPG), som binder RANKL og standser aktiveringen. Osteoblaster migrerer herefter til det resorberede område og aflejrer knoglematrix (osteoid), som mineraliseres, hvorved knoglen genopbygges. PTH regulerer processen ved binding til PTH/PTHrP receptoren på osteoblasterne, som så iværksætter aktiveringen. Aktivt Vitamin D (receptor i blaster) er nødvendigt for osteoid-dannelse og mineralisering. Calcitonin- receptoren udtrykkes af clasterne og hæmmer deres funktion.

Question 16

Redegør kort for virkningen af parathyroideahormon på calcium-metabolismen.

Answer 16

PTH har 3 hovedvirkninger: dels som beskrevet på knoglerne, dels virkning på nyrerne, hvor Ca++ reabsorptionen i det tykke ascenderende ben af Henle’s slynge stimuleres, medens NPT2 (3Na-1Pi symporteren) i proksimale tubuli hæmmes hvorved fosfatudskillelsen øges; og endelig stimulering af 1-α-hydroksylase i nyrerne, hvorved dannelsen af 1,25-(H2O)2-Vitamin D øges, hvilket leder til øget optagelse af fosfat og Ca+ i tarmen.

Question 17

Skitser plasmakoncentrationerne af calcitonin og PTH som funktion af plasmakoncentrationen af calcium, og redegør for mekanismen hvorved calcium får indflydelse på PTH sekretionen.

Answer 17

PTH: Der tale om en sigmoid kurve faldende med stigende Ca -concentration og halvmaksimal sekretion omkring 1.2 mM frit Ca++. Calcitonin sekretion er stigende med calciumkoncentration. Calcium-afhængigheden skyldes ekspression af Ca++ -Sensing Receptor (CaSR), som hæmmer PTH sekretionen (via Gq og Gi)

Question 18

Redegør i hovedtræk for biosyntesen af østradiol med angivelse af:

a) den generelle virkningsmekanisme for de involverede cytokrom P450 enzymer
b) den cellulære og subcellulære lokalisering af biosyntesen
c) kilder til kolesterol, der indgår i biosyntesen.

Answer 18

1) Med anvendelse af de udleverede kemiske strukturer beskrives syntesevejen fra kolesterol v.h.a. side-chain cleavage enzyme (SCCE) til pregnenolon, som v.h.a. 17α-hydroxylase danner 17α-hydroxypregnenolon, som v.h.a. 17,20-lyase danner dehydroepiandrostendion (DHEA), som v.h.a. 3β-hydroxysteroid dehydrogenase (3β-HSD) danner androstendion, som v.h.a. 17β-hydroxysteroid dehydrogenase (17β-HSD) danner testosteron, som v.h.a. aromatase omdannes til østradiol.

a) SCCE, 17,20-lyase og 17α-hydroxylase er Cytokrom P-450 enzymer, der er +
monooxygenaser med reaktionskemaet A+NADPH+02 > AOH+NADP +H2O.

b) Omdannelsen af kolesterol til pregnenolon foregår i mitokondrierne, mens de følgende reaktioner foregår i glat ER (SER).
c) Kolesterol kan tilføres fra intracellulære lagre af kolesterol-estre (i vesikler), som opfyldes fra LDL via LDL-receptormedieret endocytose.

Question 19

a) Beskriv og skitsér princippet i bestemmelse af hormonkoncentrationer med radioimmunoassay.
b) Redegør for FSH receptorens struktur og den signaleringsvej, der er involveret i FSH’s stimulation af progesteronsyntesen.

Answer 19

a) Et antistof mod hormonet inkuberes med radioaktivt mærket hormon og varierende, men kendte mængder umærket hormon. Det umærkede hormon vil konkurrere med det radioaktive hormon om bindingen til antistoffet. Ved at måle mængden af antistofbundet radioaktivt hormon tegnes en standardkurve, som anvendes til at bestemme koncentrationen i f.eks. blodprøver.
b) FSH stimulerer dannelsen af cAMP og progesteron. FSH virker gennem en 7TM G-protein-koblet receptor, som aktiverer Gαs , der aktivere adenylatcyclase til at danne cAMP, der aktiverer proteinkinase A (PKA), som stimulerer fosforyleringen af CREB, der bl.a. øger transskriptionen af enzymer involverede i progesteron syntesen.

Question 20

Redegør i hovedtræk for den subcellulære lokalisering og molekylære virkningsmekanisme af østrogenreceptoren.

Answer 20

Østrogenreceptoren hører til klasse 1 intracellulære receptorer, der findes bundet til HSP70 eller HSP90 i cytoplasma, og som ved ligandbinding frigøres og translokeres til cellekærnen, hvor de bindes som homodimerer til østrogen- respons DNA elementer (ERE) i enhancer regionen af en række gener, hvis ekspression øges eller hæmmes.