Hormoner och endokrina system

Question 1

Vad är hormoner?

Answer 1

Hormoner är signalsubstanser som utsöndras i cirkulationssystemet och deltar i regleringen av den inre miljön och styrningen av långtidsprocesser. Hormoner når alla delar av kroppen, men endast
målceller är utrustade med rätt receptorer för att svara.

Question 2

Vilka tre klasser av hormoner finns?

Answer 2

Peptidhormoner (tex insulin) är vattenlösliga, steroidhormoner (tex cortisol) är fettlösliga och aminer (tex epinephrine) kan vara antingen fett- eller vattenlösliga.

Beroende på löslighet aktiverar de olika signalvägar samt har olika receptorer, vattenlösliga hormoner binder till membranreceptorer medan fettlösliga binder till intracellulära receptorer.

Question 3

Vilka typer av signalmolekyler finns det i kroppen?

Answer 3

• Hormoner: söndras ut i extracellulär vätska och transporteras via blodomloppet - endokrin signalering.
• Lokala regulatoriska molekyler: parakrin eller autokrin signalering via tex cytokiner eller GFs. Når målceller enbart genom diffusion.
• Neurotransmittorer: korta avstånd i nervsystemet.
• Neurohormoner: bildas i nervceller i hjärnan och går sedan ut i blodomloppet och kan påverka vävnader/organ i hela kroppen
• Feromoner: bildas i kroppen men släpps ut i yttre miljön för kommunicering mellan samma art, tex för vägledning, revir, parning etc.

Question 4

Hur bildas peptidhormoner?

Answer 4

Peptidhormoner är 2-200 aminosyror långa och syntetiseras (oftast) som större preprohormoner i rER som innehåller sekvensen för det aktiva hormonet, andra peptider och en signalsekvens för TGN. Preprohormonerna klyvs till prohormoner och packas in i vesiklar som går till golgi. Prohormonerna kommer ut ur golgi i exkretoriska vesiklar och lagras i cytosolen, i dessa klyvs prohormonerna till det aktiva hormonet + andra peptidfragment och andra posttransionella förändringar görs (tex disulfidbryggor). När en signal kommer om att hormonet ska utsöndras exocyteras vesikeln och det aktiva hormonet (+ de andra peptidfragmenten) söndras ut.

Question 5

Hur bildas aminhormoner?

Answer 5

Aminhormoner bildas från aminosyrorna tryptofan eller tyrosin.

Tyrosin bildar bl.a. katekolaminerna dopamin, noradrenalin, adrenalin (vattenlösliga) samt sköldkörtelhormonerna T4 och T3 (lipidlösliga).

Tryptofan bildar bl.a. Melatonin.

Question 6

Hur och var bildas steroidhormoner?

Answer 6

Steroidhormoner bildas i binjurebarken eller könskörtlar(gonader) från kolesterol, som klyvs till en prekursormolekyl (pregnenolone) och olika enzymatiska processer katalyserar sedan formation av steroidhormonerna från prekursorn.

Question 7

Steroidhormoner är fettlösliga, vilket gör att de inte kan lagras i vesiklar eller transporteras i blodet. Hur har dessa utmaningar lösts i kroppen?

Answer 7

Steroidhormoner lagras inte, utan nybildas genom syntes efter en stimuleringssignal. När de ska transporteras diffunderar de ut i blodet och där behöver de binda till transportmolekyler (plasmaproteiner) som gör dem mer vattenlösliga för att kunna transporteras.

Question 8

Hur sker nedbrytning av steroidhormoner?

Answer 8

Nedbrytning sker med fördröjning, huvudsakligen via biotransformation i levern.

Question 9

Svaret på lipidlösliga hormoner är vanligtvis en förändring i genuttryck. Hur går detta till kortfattat?

Answer 9

Eftersom lipidlösliga hormoner (som steroider, sköldkörtelhormoner, och den
hormonella formen av D-vitamin) kan diffundera fritt över membran går de in i målceller och binder till proteinreceptorer i
cytoplasman (eller kärnan). Om de binder till receptorer i cytosolen bildar de ett hormon-receptorkomplex som går in i kärnan och agerar transkriptionsfaktor, vilket förändrar genuttryck. Vissa har en receptor i kärnan och då går hormonet in direkt i kärnan för att binda och komplexet fungerar också som transkriptionsfaktor. Går ofta långsamt och ger en mer långvarig effekt, lipidlösliga hormoner utsöndras därför oftast i lägre koncentrationer.

Question 10

Svaret på vattenlösliga hormoner är oftast en förändring i proteinfunktion. Hur går detta till kortfattat?

Answer 10

Vattenlösliga hormoner kan inte diffundera fritt över membran och binder därför till receptorer som sitter i membranet på målcellen. Detta sätter igång en intracellulär signalkaskad som förs vidare med sekundära messengers som förändrar proteinfunktion i cellen. Tex GPCR aktiverar G-protein som aktiverar adenylylcyklas och katalyserar formation av cAMP som i sin tur aktiverar PKA som aktiverar signalväg som stimulerar glykogennedbrytning. Mycket amplifiering och går relativt snabbt!

Question 11

Samma hormon kan ha olika effekter på målceller, vilka faktorer avgör?

Answer 11

• Olika receptorer för hormonet
• Olika signaltransduktionsvägar
• Olika proteiner som utför svaret
  Ett hormon kan också ha olika effekter hos olika arter

Question 12

Ge ett exempel på när samma hormon har olika effekt på målcellerna.

Answer 12

Adrenalin kan binda både till alfa och beta receptorer på leverceller. När adrenalin binder till betareceptorer stimulerar det processer som lagrar glykogen och när det binder till alfa receptorer stimulerar det glukogennedbrytning.

Question 13

Hormonella signalvägar har ofta negativa och positiva feedbackmekanismer, vad innebär negativ/positiv feedback i denna kontext?

Answer 13

Negativ feedback innebär att responsen reducerar stimulit som aktiverade responsen och positiv feedback innebär att responsen stimulerar stimulit så att responsen ökar succesivt.

Negativ feedback är vanligast, och är viktigt i alla processer som kräver homeostas. Posivit feedback är vanligast i processer “utöver det vanliga” som inom sexuell reproduktion.

Question 14

Hormonvägar kan ha långa eller korta loopar i sina signalvägar. Vad menas med detta?

Answer 14

Korta loopar innebär att målvävnaden direkt får den utsöndrande körteln att sluta producera hormon. Tex hur pH ändras i tarmen: När mat med extremt lågt pH kommer in i tolvfingertarmen reagerar endokrina celler i tarmepitelet på detta stimuli och utsöndrar secretin som går till bukspottkörteln som reagerar med att utsöndra bikarbonat som neutraliserar pH och detta avslutar stimulit.

Question 15

Ge exempel på en lång loop.

Answer 15

HPT pathway: tex kyla som känns av receptorer på huden och för vidare den sensoriska informationen till hjärnan och hypotalamus. Hypotalamus producerar då neurohormonet TRH som går till adenohypofysen vilket får den att producera och utsöndra TSH i blodomloppet och det når sköldkörteln som svarar genom att utsöndra sköldkörtelhormoner i blodomoppet som når målceller som ökar metabolism för att öka kroppstemperaturen. I denna loop finns negativ feedback från målceller till både adenohypofysen och hypotalamus för att avsluta hormonusöndringen.

Question 16

Det finns många endokrina körtlar i kroppen, ge exempel på några centrala!

Answer 16

• Sköldkörteln (thyroid gland) som producerar bl.a. hormoner som sköter metabolism och kalciumnivåer.
• Binjurar (adrenal glands) som producerar adrenalin och noradrenalin som är viktiga i fight-or-flight responsen.
• Hypofysen (pituitary gland): utsöndrar bl.a. TSH från adenohypofysen som stimulerar sköldkörteln och ADH/vasopressin från neurohypofysen som kontrollerar kvarhållande av vatten i njurarna
• Gonader: Producerar och utsöndrar könshormoner som testosteron och östrogen.

Question 17

Hypofysen består av två delar, vad heter dessa och vad är det för skillnad mellan dem?

Answer 17

• Den bakre delen av hypofysen kallas neurohypofysen lagrar och utsöndrar hormoner som bildas i hypotalamus. Denna del är ett utskott av hypotalamus. Neurohypofysen utsöndrar Oxytocin och ADH (förbättrar vattenabsorptionen i njurarna).
• Den främre delen hypofysen (adenohypofysen) har endokrina celler som syntetiserar och utsöndrar hormoner som svar på “releasing hormones” som utsöndras från hypotalamus och som kommer in i adenohypofysen via blodkärl. Denna del är egentligen inte en del av hjärnan utan är en körtel som fuserar med neurohypofysen tidigt i utvecklingen. Adenohypofysen utsöndrar bl.a. tillväxthormoner, sköldkörtelstimulerande hormon (TSH), prolaktin, FSH och LH (könsmognadshormoner).

Question 18

Det endokrina systemet och nervsystemet är tätt sammankopplade, hur?

Answer 18

När inre eller yttre stimuli kommer in via nervsystemet går informationen via nervsystemet till hypotalamus som initierar och reglerar olika endokrina processer som svar på stimulansen. Signaler från hypotalamus går vidare till hypofysen.

Question 19

Melatonin är ett viktigt hormon, vart bildas och utsöndras det ifrån? Vad är dess funktion?

Answer 19

Melatonin bildas och utsöndras i tallkottskörteln i hjärnan och förmedlar information om den dagliga cykeln av ljus och mörker till olika organsystem (viktig för biologiska klockor) och reglerar sömn.

Jetlag = melatoninhalt ur fas!

Question 20

Vilka funktioner har sköldkörtelhormoner?

Answer 20

• Kontroll av ämnesomsättning och utveckling, påverkar hjärta, lever, muskler och njurar via T3 och T4 som innehåller jod.
• Kontroll av kalciumnivåer

Question 21

Vad händer om en individ inte kan inkorporera jod eller har jobbrist?

Answer 21

Om en individ inte får in/kan använda jod får vi ingen produktion av sköldkörtelhormoner, och istället överproduktion av TSH (ingen negativ feedback) vilket kan ge en förstorad sköldkörtel/struma.

Question 22

Vad definieras som stress för kroppen?

Answer 22

Alla avvikelser från homeostas kan definieras som stress. Längre perioder av avvikelser från homeostas (som uttorkning, svält osv) är det vi kallar för långvarig stress. Vid långvarig stress skickar hypotalamus releasing hormones till adenohypofysen, som svarar med att utsöndra ACTH, ett hormon som stimulerar binjurebarken i blodet. När detta når binjurebarken (adrenal cortex) svarar binjurebarken med produktion och utsöndring av en familj av steroider som kallas kortikosteroider: Glukokortikoider, såsom kortisol, påverka glukosmetabolismen och immunsystemet och Mineralkortikoider, såsom aldosteron, påverka salt och vattenbalansen.

Stresspåslag eller kortvarig stress orsakas av att kroppen är i direkt fara.

Question 23

Vad händer i kroppen vid ett stresspåslag?

Answer 23

Vid kortvarig stress (stresspåslag) så kommer signaler om stress till hypotalamus, som skickar en nervimpuls till binjuremärgen (adrenal medulla) som svarar med att utsöndra katekolaminerna adrenalin och noradrenalin i blodet. Dessa hormon samordnar de fysiologiska reaktioner svar som omfattar “fight-or-flight”-svaret, alltså stimulerar frisättning av glukos och fettsyror i blodet, ökad syretillförsel till kroppsceller, ökat blodtryck och omdirigerar blod mot hjärt-, hjärn- och skelettmuskler och bort från hud, matsmältningssystem och njurar - allt för att ge optimala förhållanden för att klara av faran

Question 24

Hur ser endokrin reglering i insekter ut?

Answer 24

I insekter kontrolleras ömsning av exoskelettet och utveckling/metamorfos av en kombination av hormoner:
- PTTH (prothoracicotropic hormone) från celler i hjärnan stimulerar prothoracic körtel att utsöndra ecdysone.
- ecdysone stimulerar tillväxt
- juvenilhormon reglerar tillväxtstadium.

För homometabola insekter (genomgår metamorfos):

I insekter som växer är halten ecdysone relativt konstant, leder till tillväxt. Halten juvenilhormon däremot är det som avgör vilket stadium insekten befinner sig i. Tidigt i utvecklingen är halten juvenilhormon hög, vilket gör att nästa stadie ser likadant ut som innan men större, och sänkts sedan succesivt. Vid en viss punkt är halten juvenilhormon så låg jämfört med ecdysone att en puppa bildas och insekten genomgår metamorfos.