Hormonii , SUBSTANȚE ORGANICE CU ROL FUNCȚIONAL

Definiție: Sunt substanțe chimice specifice, produse de glandele cu secreție internă (glande endocrine) care în cantități foarte mici reglează anumite funcții care stau la baza fenomenelor vieții.

            Hormonii sunt deversați direct în sânge și transportați de către acesta spre diferite țesuturi și organe numite organe țintă asupra cărora își exercită acțiunea specifică.

            Ramura științei care se ocupă cu studiul glandelor endocrine și a produșilor lor de secreție se numește endocrinologie.

            Cunoaşterea hormonilor sub aspectul structurii lor chimice, rolului biologic şi mecanismelor de acţiune este importantă nu numai din punct de vedere practic, în scopul profilaxiei şi tratamentului unor disfuncţii glandulare ci, mai ales, pentru înţelegerea globală a proceselor biochimice şi fiziologice ce au loc în organismele vii.

            Sistemul endocrin îndeplineşte funcţia majoră de legătură între sistemul nervos şi celelalte sisteme de control, inclusiv cel ce acţionează la nivel molecular. Aşadar, sistemul endocrin face parte integrantă din edificiul sistemelor de reglare ce s-au dezvoltat în cursul evoluţiei şi anume:

            a) sistemul nervos central (SNC) al cărui rol constă în reglarea rapidă a interrelaţiilor mediu extern – organism;

            b) sistemul endocrin ce realizează o reglare mai lentă, dar continuă;

            c) sistemul imunitar cu rol de apărare faţă de proteinele străine organismului în cauză.

            Hormonii, numiţi şi mesageri sau reglatori chimici, coordonează activitatea diferitelor părţi ale organismului, acţionând asupra celulelor ce compun ţesuturile şi organele țintă. Aceste
a din urmă "răspund" în funcţie de tipul lor, starea lor funcţională şi nutriţională, vârstă etc., integrandu-se în ansamblul controlului hormonal şi nervos la care sunt supuse.

            Hormonii sunt cei care guvernează numeroase funcții ale corpului, îndeosebi metabolismul celulelor, creșterea, dezvoltarea sexuală, reacțiile corpului la stres.

¨ Clasificarea hormonilor

            Din punct de vedere structural, hormonii formează o clasă de compuși foarte heterogenă, putând fi derivați de la aminoacizi, polipeptide, proteine, steroizi, derivați ai acizilor grași.

            Hormonii se clasifică după mai multe criterii, astfel:

1. după sediul sintezei și actiunii:

• hormoni endocrini- ajung de la celula producatoare la celula ținta prin sânge
• hormoni paracrini- acționează în celule învecinate celulei țintă fără a ajunge în circulația sangvină (ex. exemplu somatostatina eliberată de la nivelul celulelor gama pancreatice poate inhiba secreţia insulinei de către celulele β insulare)
• hormoni autocrini- secretați de o celulă în spațiul extracelular și acționează ca moleule semnal pentru celula care i-a produs (celula secretoare și celula ținta sunt identice)

2. după structura chimică:

• hormoni derivați de la aminoacizi (ex. hormonii tiroidieni, catecolaminele, melatonina)
• hormoni cu structură polipeptidică și proteică (ex. insulina, glucagonul, hormonii hipofizei, homonii glandelor paratiroide)
• hormoni steroidici (hormonii corticosuprarenalei, hormonii gonadali)

3. după solubilitate:

• hormoni liposolubili (hormonii steroidici)
• hormoni hidrosolubili (catecolaminele, hormonii peptidici și cei proteici)

Hormoni liposolubili	Hormoni hidrosolubili
- au receptori intracelulari (nucleari sau citoplasmatici)	- au receptori membranari (la suprafața celulelor)
- nu necesită mesageri secundari	-       necesită mesageri secundari
- mecanism de acțiune: moduleaza exprimarea genelor și sinteza proteinelor	- mecanism de acțiune: modulează activitatea unor proteine
-  exercită o reglare cantitativă a concentrației de proteine	-                       exercită o reglare calitativă  ( a activității proteinelor)
- au o acțiune mai lentă	-                       au o acțiune mai rapidă
- circulă transportați de proteine	-                       circulă liber în sânge

¨ Mecanismul de acțiune al hormonilor

            Hormonii nu au un singur efect, ci mai multe; prezintă un efect principal și mai multe efecte secundare. De exemplu, hormonii androgeni și estrogeni influențează în primul rând organele genitale (determină dezvoltarea lor, dar și a caracterelor sexuale secundare), dar au și efecte secundare (influențarea unor procese metabolice).

            Diversitatea structurală mare sugerează faptul că mecanismele de acțiune ale hormonilor sunt foarte diferite.

             Hormonii îsi produc efectele la nivel celular fie prin reglarea functiei nucleare  (reglare   cantitativa),  fie  prin  modificarea  activitatii   unor enzime existente în celule (reglare calitativa).

            Hormonii îşi manifestă acţiunea biologică formând un complex cu receptorii specifici - molecule informative care transformă semnalul hormonal în acţiune hormonală.     Receptorii sunt de 2 tipuri:

- receptori de membrană - pentru hormoni hidrosolubili (peptide, catecolamine)

- receptori  nucleari - pentru hormonii liposolubili (steroizi) şi cei tiroidieni

            Hormonii peptidici hidrosolubili, de regulă, nu străbat membranele plasmatice ale celulelor-țintă, din care cauză acționează prin intermediul unor receptori membranari.

            Fixarea hormonului hidrofil de receptorul său membranar activează un sistem transductor  (traducător) care transformă semnalul extern (hormonul, ca “prim mesager”), într-un semnal intracelular (“mesager secundar”), care va declanşa apoi evenimentele celulare. Sisteme transductoare sunt: proteine din clasa G cuplate cu enzime ce generează mesageri secundari (adenilat-ciclaza, fosfolipaza C)

            Efectul biologic al hormonilor peptidici ce interacţionează cu receptorii localizaţi pe membrana plasmatică are loc cu participarea "mesagerului secundar", care poate fi:

- AMP_c (adenozin- monofosfat ciclic)® pentru ACTH, TSH, LH, FSH, ADH, glucagon

- calciul ionizat și calmodulina®pentru vasopresină, tireoliberină, gonadoliberină.

            Mesagerii secundari au rolul de a amplifica mult semnalul hormonal. În calitate de mesager secundar, AMPc activează o protein-kinază  care, la rândul ei, va cataliza fosforilarea pe seama ATP a altor proteine enzimatice care sunt răspunzătoare de efectele metabolice ale hormonilor ce acționează pe această cale.

            Hormonii steroizi liposolubili sunt molecule care străbat cu ușurință membranele celulelor- țintă şi în citosol interacţionează cu receptorul specific citosolic ( receptor intracelular). După combinarea hormonului cu receptorul se formează complexul hormon - receptor care pătrunde în nucleu şi este fixat la situsuri acceptoare din cromatina nucleară.

Rezultă transcrierea ADN -lui şi sinteza de ARN mesager care are ca efect sinteza unor proteine specifice ce vor da răspunsul celular la mesajul adus de hormon.

1. Hormoni derivaţi de la aminoacizi

Hormonii glandei tiroide

            Hormonii glandei tiroide sunt triiodtironina şi tetraiodtironina (tiroxina).

            Hormonii tiroidieni=derivați iodați ai tirozinei aflată în structura tireoglobulinei (o glicoproteină). Cei doi hormoni tiroidieni au efecte identice, dar mai rapide și mai puternice în cazul triiodotironinei.

            Rol biologic:

- au efect calorigen, manifestat prin intensificarea metabolismului bazal, a consumului de oxigen și a oxidărilor celulare

- reglarea creşterii şi dezvoltării organismului

- intensifică eliminările de azot din organism și catabolismul proteic

- activează lipolizaÞ reducerea depozitelor lipidice

- intensifică absorbția intestinală de glucoză și catabolismul glucidic, determină hiperglicemie

- stimulează activitatea gonadelor

- mențin, împreună cu prolactina, secreția lactată

            Hipofuncția tiroidiană determină efecte variate în funcție de vârstă:

- la copii®nanismul tiroidian: dezvoltare fizică și psihică redusă până la cretinism, deformări osoase, defecte ale dinților

- la adulți®mixedem: apariția de edeme cutanate, astenie, obezitate, senzație permanentă de frig, piele uscată și îngroșată, căderea părului, scăderea capacității de concentrare și învățare

            În unele regiuni muntoase unde solul și apa conțin cantități insuficiente de iod apare hipotiroidismul secundar, ce se manifestă prin gușă endemică.

            Hiperfuncția tiroidiană determină boala Basedow-Graves (gușă exoftalmică) caracterizată prin: slăbire accentuată, iritabilitate, neliniște, hiperfagie, gușă, ochi exoftalmici, tahicardie, piele umedă.

Hormonii medulosuprarenalei

            În zona medulară a glandelor suprarenale se sintetizează 3 derivați ai catecolului (o-dihidroxibenzen) numiți catecolamine: adrenalina (epinefrina), noradrenalina (norepinefrina) și dihidroxifenil-etilamina (DOP-amina).

            Noradrenalina se eliberează în terminațiile nervilor simpatici unde are rol de mediator neural. Adrenalina este secretată în terminațiile nervoase din hipotalamus, iar dopamina servește ca mediator, mai ales în căile nervoase din SNC.

            Acțiunile biologice ale catecolaminelor sunt diverse și sunt condiționate de interacțiunile cu receptorii specifici de pe suprafața membranei plasmatice, urmată de stimularea adenilat-ciclazei membranare din celulele organului-țintă.

            Rolul biologic:

            a) la nivelul metabolismului:

- intensifică glicogenoliza hepatică și musculară, însoțită de creșterea consumului de oxigen şi a formării de CO2Þ creșterea glicemiei;

- stimulează lipoliza, în urma căreia din țesutul adipos se eliberează acizii grași a căror concentrație crește în sânge;

            b) la nivelul sistemului circulator, produc:

- tahicardie (accelerarea bătăilor inimii), vasoconstricție și hipertensiune

            c) la nivelul sistemului digestiv, produc:

- relaxarea musculaturii netede

- contracția sfincterelor

- inhibarea secrețiilor digestive

            Adrenalina acționează în special pe metabolismul energetic, iar noradrenalina are acțiuni vasculare mai intense. Acești hormoni au efecte similare cu cele ale stimulării sistemului nervos simpatic.

Hormonul glandei epifize

            Epifiza sintetizează și secretă un hormon-melatonina-care din punct de vedere chimic este N-acetil-5 metoxitriptamina. Biosinteza acestui hormon are loc în pinealocite și este utilizat triptofanul în calitate de precursor.

            Funcția principală a melatoninei constă în concentrarea melaninelor în melanofori determinând colorarea pielii și a părului în nuanțe specifice. Alături de reglarea metabolismului pigmenţilor, melatonina are acțiune inhibitoare asupra glandelor sexuale la copii şi joacă rol principal în apariţia somnului în timpul nopții.

            Mediază de asemenea legătura între radiaţiile luminoase, sistemul nervos şi funcţionalitatea anumitor organe, condiționând ritmurile circadiene (evoluția ritmică sau ciclică a diferitelor procese fiziologice și biochimice în decurs de 24 ore).

2. Hormoni cu structură polipeptidică şi proteică

Hormonii neurohipofizei

            Neurohipofiza constituie un depozit de hormoni produși de nucleii hipotalamici anteriori. Acești hormoni se numesc neurohormoni și prezintă structură peptidică: ocitocina (oxitocina) și  vasopresina.

            Din punct de vedere chimic sunt peptide alcătuite din 9 resturi aminoacizi și conțin câte o punte disulfidică între resturile de cisteină din pozițiile 1 și 6. În aceste peptide carboxilul restului de glicocol apare sub formă amidică.

            Rol biologic:

• Vasopresina (hormonul antidiuretic, ADH):

- determină reabsorbția apei la nivel renal, contribuind astfel la menținerea volemiei

- are efect antidiuretic, prin micșorarea cantității de urină eliminată

- în doze mari determină vasoconstricție (acțiune vasopresoare generală) și hipertensiune arterială

            Hiposecreția de ADH ®diabet insipid, caracterizat prin: poliurie, polidipsie, hipotensiune.

• Ocitocina

-favorizează nașterea prin : contracția musculaturii netede a uterului gravid, în timpul travaliului

- favorizează alăptarea: prin contracția celulelor mioepiteliale ale canalelor galactofore din glandele mamare

Hormonii adenohipofizei

            Adenohipofiza secretă numeroși hormoni cu structură polipeptidică, precum și cu structură glicoproteică, care au acţiune biologică foarte diferită:

- hormoni glandulotropi ® care controlează activitatea altor glande endocrine: tireotropina (TSH), corticotropina (ACTH), hormonul luteinizant (LH), hormonul foliculo-stimulant (FSH)

- hormoni non-glandulotropi ® hormonul somatotrop (STH), prolactina (hormonul luteotrop)

            Hormonii glandulotropi

a) hormonul tireotrop (tireotropina)‒ TSH‒ este o glicoproteină care controlează creșterea și dezvoltarea glandei tiroide şi stimulează biosinteza și secreția de hormoni tiroidieni.

b) hormonul adenocorticotrop (corticotropina)‒ACTH‒ controlează  creșterea și dezvoltarea  glandelor corticosuprarenale şi intensifică biosinteza hormonilor corticosteroizi.

            Corticotropina este o polipeptidă formată din 39 resturi de aminoacizi; secreția de ACTH este influențată în mod direct de nivelul hormonilor corticosteroizi circulanți, precum și de o serie de factori fizici, unele stări psihice, infecții, răniri, etc.

c) hormonii gonadotropi (gonadotropinele) reglează funcţionarea gonadelor: FSH, LH

            FSH  este o glicoproteină care determină:

- la femei, creșterea și maturarea foliculilor ovarieni și secreția de estrogeni

- la bărbați, stimulează dezvoltarea tubilor seminiferi ai testiculelor și spermatogeneza

            LH este o glicoproteină care determină:

- la femei, ovulația și apariția corpului galben de sarcină

- la bărbați, stimulează secreția de hormoni masculini®indirect apariția și dezvoltarea caracterelor sexuale secundare

            Hormoni non-glandulotropi

a) hormonul de creştere (hormonul somatotrop) ‒STH ‒influenţează creşterea şi dezvoltarea armonioasă a organismului.

            STH este o proteină formată dintr-un singur lanț polipeptidic cu 191 aminoacizi, molecula sa având 2 punți disulfidice.

            Somatotropina are și multiple efecte asupra metabolismului intermediar:

- activează transportul aminoacizilor în celule, stimulează sinteza tisulară a proteinelor, cu efect asupra creșterii oaselor, mușchilor și viscerelor.

- intensifică oxidarea lipidelor, asigurând energia necesară sintezei proteice

- mobilizează acizii grași din depozite

- determină creșterea nivelului glucozei plasmatice (rol hiperglicemiant)

            Hiposecreția de STH, la copii, determină: nanismul hipofizar sau piticismul, caracterizat prin talie redusă, dezvoltare somatică redusă, dar armonioasă și dezvoltarea psihică normală.

            Hipersecreția de STH:

- la copii, determină gigantismul® creșterea exagerată  în înălțime ( creșterea exagerată a oaselor lungi și a coloanei vertebrale)

- la adult, determină acromegalia® creștere exagerată a mâinilor, a oaselor feței, a mandibulei, creșterea în volum a limbii, a buzelor, a unor viscere.

b) prolactina (hormonul luteotrop)- LTH- are și alte denumiri: hormon lactogen, hormon mamotrop,  hormon lactotrop; acționează asupra glandei mamare, stimulând atât dezvoltarea ei morfologică, cât și secreția de lapte.

Hormonii reglatori ai hipotalamusului

            Hipotalamusul secretă o serie de peptide micromoleculare care stimulează (liberine) sau inhibă (statine) secreţia hormonilor de către alte glande endocrine:

Hormoni din hipotalamus	Hormoni a căror secreție este reglată
corticoliberina (hormon stimulator al corticotropinei)	corticotropina sau ACTH
somatoliberina	somatotropina
somatostatina	somatotropina
melanostatina	melanotropina
prolactoliberina	prolactina
prolactostatina (hormon inhibitor al prolactinei)	prolactina

            Biosinteza hormonilor hipotalamici și efectul lor reglator asupra hormonilor hipofizari se controlează printr-un mecanism de tip feed-back pozitiv sau negativ.

Hormonii glandelor paratiroide

           

            Glandele paratiroide secretă 2 hormoni cu rol în menținerea echilibrului fosfocalcic al organismului: parathormonul și calcitonina.

            Parathormonul® este o polipeptidă monocatenară formată din 84 resturi de aminoacizi, săracă în cisteină și cistină; are ca acțiuni principale creșterea calcemiei, prin eliminarea Ca în lichidul extracelular și scăderea fosfatemiei, prin eliminarea renală a fosforului.

            În hipoparatiroidism se observă: hipoclacemie+hiperfosfatemie, creșterea excitabilității nervilor motori, iar în formele mai grave tetanie ( convulsii ale musculaturii scheletice, spasme ale musculaturii laringiene și digestive).

            Hiperparatiroidismul se manifestă prin hipercalcemie asociată cu complicații renale (calculi renali datorită calciuriei) și leziuni osoase (deformări și fracturi).

            Calcitonina®polipeptid format din 32 aminoacizi are acțiune antagonistă parathormonului; determină reducerea calcemiei și creșterea fosfatemiei ceea ce duce la mineralizarea normală a oaselor.

Hormonii pancreasului

            Pancreasul endocrin este reprezentat de insulele Langherhans (1-2% din masa pancreasului) așezate între acinii glandulari  ai pancreasului exocrin.

            Hormonii pancreasului sunt insulina (esenţială în reglarea metabolismului intermediar al glucidelor, lipidelor şi proteinelor) şi glucagonul.

            Insulina secretată de celule β, este un hormon polipeptidic format din 51 aminoacizi localizați în două catene (catena A cu 20 resturi și catena B cu 31 resturi de aminoacizi) unite prin punți disulfidice. Este principalul hormon hipoglicemiant al organismului, deoarece:

 - stimulează pătrunderea glucozei în țesutul muscular și țesutul adipos

- intensifică consumul de glucoză la nivel celular

- stimulează glicogenogeneza hepatică

- determină lipogeneza (formarea de lipide) din glucoză

- stimulează sinteza proteinelor

            Hiposecreția de insulină determină diabetul zaharat caracterizat prin: hiperglicemie, poliurie, polidipsie, polifagie, glucozurie, scădere în greutate, acumulare de corpi cetonici (cu acțiune nocivă asupra sistemului nervos provocând comă diabetică).

            Hipersecreția de insulină determină hipoglicemie, scăderea forței musculare, tulburări ale sistemelor ciculator și respirator, și chiar pierderea cunoștinței și apariția stării de comă=coma hipoglicemică

            Glucagonul este secretat de celulele a, are natură polipeptidică, molecula sa conține 29 resturi de aminoacizi. Este principalul hormon hiperglicemiant, deoarece:

- stimulează glicogenoliza hepatică, nu și musculară

- stimulează gluconeogeneza hepatică din aminoacizi

3. Hormoni steroidici

Hormonii corticosuprarenalei

            Corticosuprarenala este dispusă la periferia glandei suprarenale și produce următoarele grupe de hormoni: glucocorticoizi, mineralocorticoizi și sexosteroizi. Acești hormoni (corticosteroizi) aparțin clasei steroizilor și utilizează colesterolul drept precursor în sinteza lor.

            Aldosteronul, principalul hormon mineralocorticoid, menține echilibrul hidroelectrolitic (raportul Na⁺/K⁺), reținând apa, sodiu, elimină potasiul și crește aciditatea urinară

            Principalul hormon glucocorticoid este cortizolul, un hormon esențial pentru viață datorită implicațiilor sale metabolice, digestive, renale, nervoase. Acțiunile sale sunt:

- stimulează gluconeogeneza (sinteza glucozei din aminoacizi) în ficat și hiperglicemia

- stimulează catabolismul proteic și eliminările de azot

- activează lipoliza la nivelul țesutului adipos

- la nivel renal elimină excesul de apă

- are efect antiinflamator, mărind rezistența organismului

            Hipersecreția de cortizol produce boala Cushing ®mobilizarea grăsimilor în partea inferioară a abdomenului, fața are aspect de ”lună plină”, pilozitate mărită, diabet consecutiv.

            Hiposecreția corticosuprarenalei produce boala Addison® hiposecreție de aldosteron, melanodermii (colorarea pielii în brun), astenie, scădere în greutate, rezistență scăzută la infecții, hipotensiune.

Hormonii gonadali

            Gonadele sunt glande mixte și sunt reprezentate de testicule și ovare. Hormonii secretați de gonade au structură steroidică și reprezintă singurii hormoni a căror structură și acțiune biochimică și fiziologică este diferențiată pe sexe.

            Hormonii gonadali intervin, în principal, în sexualizarea organismului. Există două categorii principale de hormoni gonadali: hormoni androgeni și hormoni estrogeni. Ambele tipuri de hormoni sexuali se sintetizează și se secretă la ambele sexe, diferența înregistrându-se  sub aspectul cantitativ al acestora.

            Hormonii androgeni (hormonii sexuali masculini) sunt sintetizați în celulele interstiţiale Leydig ale testiculelor şi mai puţin în ovar sau corticosuprarenale. Principalul hormon androgen este testosteronul.

            Au puternic efect anabolic, mai ales asupra metabolismului azotului şi calciului şi stimulează biosinteza proteinelor. De asemenea reglează morfogeneza şi funcţionarea normală a glandelor sexuale masculine, dezvoltă caracterele sexuale secundare masculine. Ultimele două funcţii sunt inhibate de melatonină până la pubertate când intervenţia lor este bruscă.

            Hormonii estrogeni (hormonii sexuali feminini) sunt secretați de celulele foliculare în timpul maturării, de corpul galben, și  de placentă (în timpul sarcinii); în cantități mici sunt produși  și de către corticosuprarenale și testicul.

            Principalii hormoni estrogeni sunt: estrona (foliculina), estradiolul (cel mai activ), estriolul și au următoarele efecte:

- stimularea proliferarea mucoasei și musculaturii uterine

- stimulează dezvoltarea glandelor mamare

- stimulează dezvoltarea caracterelor sexuale secundare la femei

            Progesteronul este sintetizat de corpul galben, placentă, în timpul sarcinii; acționează asupra mucoasei uterine, determinând modificări secretorii care o pregătesc pentru nidație