HORMONRENDSZER PDF, Emelt szintű vizsgakövetelmények 2024

1  Emelt szintű vizsgakövetelmények 2024 4.8.4. A hormonrendszer 4.8.4.1. Hormonális működések Kulcsfogalmak  Hormonrendszer működése,  térfogat szabályozás, ozmotikus egyensúly, pH- állandóság, puffer...

1  Emelt szintű vizsgakövetelmények 2024 4.8.4. A hormonrendszer 4.8.4.1. Hormonális működések Kulcsfogalmak  Hormonrendszer működése,  térfogat szabályozás, ozmotikus egyensúly, pH- állandóság, puffer, vércukorszint szabályozás. Gondolkodási művelet  Ismertesse a hormonrendszer működésének a lényegét, a hormontermelést és szabályozását.  Magyarázza, hogy ugyanaz a hormon más szervben más hatást fejthet ki (receptor- különbség).  Magyarázza, hogyan befolyásolják a hormonok a szervezet szénhidrát-anyagcseréjét (adrenalin, inzulin, glukagon glükokortikoidok) só- és vízháztartását (aldoszteron, vazopresszin), kalcium-anyag-cseréjét (parathormon, kalcitonin, D-vitamin/hormon).. 4.8.4.2. Belső elválasztású mirigyek Kulcsfogalmak  belső elválasztású mirigyek elhelyezkedése és azok hormonjai, női nemi ciklus, fogamzásgátlás, visszacsatolás, Gondolkodási művelet  Ismertesse az ember belső elválasztású mirigyeinek elhelyezkedését, az alábbi hormonok termelődési helyét és hatását: inzulin, adrenalin, tiroxin, tesztoszteron, oxitocin, ösztrogén, progeszteron, hcg, tüszőserkentő hormon, sárgatestserkentő hormon, növekedési hormon, pajzsmirigyserkentő hormon, tejelválasztást serkentő hormon, kortizol, mellékvese-androgének.  Értelmezze ábra alapján a női nemi ciklus során végbemenő hormonális, valamint a méhnyálkahártyában, petefészekben és testhőmérsékletben végbemenő változásokat. Magyarázza a hormonális fogamzásgátlás biológiai alapjait.  Elemezze a pajzsmirigy példáján a hormontermelés szabályozásának alapelveit.  Elemezze az agyalapi mirigy, a hipotalamusz és a mellékvesekéreg hormonjainak hatását.  Igazolja példákkal, hogy hormon nem csak belső elválasztású mirigyben jöhet létre, gyakorlatilag minden szerv képes előállítani hormont.  Elemezzen hormonális hatásokat igazoló kísérleteket, esettanulmányokat a szervezet szénhidrát-anyagcserére, illetve a só-és vízháztartásra vonatkozóan. 2  4.8.4.3. A hormonrendszer egészségtana Kulcsfogalmak  Cukorbetegség (1-es és 2-es típusú),  óriásnövés (gigantizmus), akromegália, arányos törpenövés, pajzsmirigy túlműködés és alulműködés, strúma. Gondolkodási művelet  Magyarázza a cukorbetegség lényegét, típusait, tüneteit, okait, kockázati tényezőit és kezelési módjait. Értékelje a vércukorszint mérése eredményeit.  Elemezze a növekedési hormon, a tiroxin hiányából, illetve többletéből eredő rendellenességeket. 3  4.8.4. A hormonrendszer Készítette: Vizkievicz András A fejezet a követelményrendszer 4.8.4. pontja alapján készült. Ismétlés 2.3. fejezet alapján Szabályozás, a sejtek közötti kommunikáció lásd még 4.1.1. fejezet Az élő rendszerekben végbemenő folyamatok meghatározott szabályozás alatt állnak. A szabályozás során az irányított rendszer folyamatosan visszajelez a központnak, befolyásolva annak működését (kétirányú kapcsolat). A negatív visszacsatolás az a szabályozó folyamat, amikor a szabályozórendszer a hibajellel ellentétes előjelű hatással módosítja a rendszer működését. Ilyenkor a rendszerből kilépő hatások csökkentik a folyamatok mértékét (csökkenésre növelés, növekedésre csökkentés). A negatív visszacsatolás a rendszert stabilizálja. Önszabályozás jön létre, a rendszer egy dinamikus egyensúlyi állapotban tartja fenn önmagát. A sejtek, élő szervezetek optimális működésének előfeltétele egyfajta belső stabilitás, a belső környezet egyfajta állandósága. A belső környezet szabályozott állandóságának az állapotát homeosztázisnak nevezzük. Az önszabályozó folyamatok az élő szervezetek sokféle jellemzőjét - kémhatás, ionkoncentráció, térfogat stb. - tartják állandó értéken, de legalábbis egy meghatározott tartományon belül. Pozitív visszacsatolásról akkor beszélünk, ha a rendszerből kilépő hatások tovább erősítik a folyamatok mértékét, (növekedésre növelés, csökkenésre csökkentés). Például  a légkör felmelegedése fokozza a párolgást, ami növeli a légkör páratartalmát.  Mivel a vízgőz üvegházhatású, ezért a megnövekedett páratartalom tovább növeli az üvegházhatást, azaz a légkör felmelegedését. Az állandóan változó külső környezetben az állati szervezet homeosztázisát a biológiai szabályozás teszi lehetővé. A homeosztázis feltétele az egyes sejtek, szövetek, szervek működésének összehangolása. A soksejtű szervezetben a homeosztázis érdekében a sejtek között szoros együttműködés van. Valamennyi sejtnek értesülnie kell a többi sejt állapotáról, valamint a saját működésének változásairól. Ez úgy valósul meg, hogy a soksejtűekben a sejtek között egy olyan kommunikációs rendszer létezik, ami a sejtek működésének az összehangolását, így az egész szervezet normális működését szolgálja. A sejtek közötti kommunikáció, az egyes sejtek által kapott és adott jelek sorozata, amely meghatározza a sejtek helyét és feladatát. Amennyiben egy sejt valami folytán kiesik e kommunikációs rendszerből, akkor elpusztul, vagy kóros elváltozásokat hoz létre, mint pl. a rákos daganatok sejtjei. A különféle feladatokat ellátó egységek összehangolását tehát a köztük működő kommunikáció teszi lehetővé, melynek során egyes sejtek különféle jeleket - kémiai, elektromos - bocsátanak ki, amelyeket más sejtek - a célsejtek - felismernek, aminek következtében működésüket megváltoztatják. A jel megjelenése meghatározó jelentőségű, de a szabályozás szempontjából ugyanilyen jelentősége van a jel megszűnésének is. Ezért a jelmolekulák élettartama meglehetősen rövid (percek, másodpercek). 4 A jelforgalmi hálózatok működhetnek  a sejtek között, sejten kívül,  de egyaránt lehetnek sejten belül is. A sejtek közötti kommunikációban a jelként ható vegyületek lehetnek pl. hormonok, szöveti hormonok, sejtfelszíni molekulák. A kommunikációnak, a jelátvitelnek a szervezet szintjén több formája alakult ki:  az endokrin kommunikáció a hormonális szabályozás alapja, aminek során belső elválasztású mirigyek, hatóanyagaikat, a hormonokat a vérbe ürítik, amely elszállítja azokat a célsejtekhez, megváltoztatva működésüket.  Amennyiben a hormonokat idegsejtek termelik, neuroszekrécióról beszélünk.  Neurokrin kommunikáció, amely az idegi szabályozás alapja.  Parakrin kommunikáció, melyre példát a tápcsatorna falában termelődő szöveti hormonok kapcsán látunk, ilyenkor a jelet kibocsátó sejtek a környezetükben levő sejtek működését befolyásolják.  Autokrin kommunikáció, ahol az elválasztott anyag a sejt saját működését befolyásolja. A kibocsátó sejt saját magát értesíti, többnyire arról, hogy a kiürülő anyag mennyisége mekkora. Például sok idegsejt a szinaptikus transzmitterét az axonvégződésen meg is tudja kötni, és az itteni receptorok izgatása legtöbbször negatív visszacsatolással szabályozza – csökkenti - a transzmitter ürülését. Az endokrin – hormonális - szabályozás Belső elválasztású mirigyek Az endokrin kommunikáció során a jelkibocsátó egységet belső elválasztású mirigynek nevezzük, amelyek kivezetőcső nélküli mirigyek, hatóanyagaikat a hormonokat közvetlenül a vérbe ürítik. A fontosabb belső elválasztású mirigyek:  agyalapi mirigy,  (tobozmirigy, lásd köztiagy),  pajzsmirigy,  mellékpajzsmirigy,  mellékvesék,  hasnyálmirigy,  ivarmirigyek (here, petefészek). 5 Hormonok, elsődleges hírvivők A jelként funkcionáló anyagokat - transzmittereket - hormonoknak hívjuk. A hormonok, mint elsődleges hírvivők, belső elválasztású mirigyek által termelt hatóanyagok, amelyek más sejtek – célsejtek - működését megváltoztatják. A hormonok lehetnek:  aminosav-származékok: tiroxin, adrenalin,  peptidek: ADH, oxitocin, inzulin, növekedési hormon,  szteroidok: mellékvesekéreg hormonok, nemi hormonok. A hormonok rövid élettartalmúak (percekben, szteroid hormonok órákban mérhető), viszonylag gyorsan lebomlanak, aminek köszönhetően a termelés mértékével szabályozható egy adott hormon koncentrációja a vérben, ami pedig a hormonhatás intenzitását határozza meg. A hormonális hatás lehet lassú és tartós (növekedés), de lehet viszonylag gyors, rövidebb hatású (adrenalin). Hormonokat nem csak belső elválasztású mirigyek termelnek, hanem különféle szövetek, szervek, az általuk termelt transzmittereket, a szöveti hormonokat a környezetükbe bocsátják. Néhány példa szöveti hormonokra  A gyomorban termelődő gasztrin vagy a ghrelin, fokozzák az emésztőrendszer működését.  A májban termelődő angiotenzinogén közvetve növeli a mellékvesekéregben az aldoszteron elválasztását, ill. a vérnyomást.  Alacsony vérnyomás esetén a vesében keletkező renin, amely a máj által felszabadított angiotenzinogént átalakítja angiotenzin I-é (lásd ábra), ill. az eritropoetin, mely serkenti a vörösvértest képződést.  A szívben termelődő nátriuretikus peptid (SNP) főleg a vesékre hat. Amikor növekszik a vérnyomás, az SNP hatására a vesékben csökken a nátrium és a víz visszaszívódása és fokozódik a vizeletképzés, miáltal csökken a vér térfogata és nyomása. Ezenkívül a tágítja az ereket. Amennyiben a hormonokat idegsejtek termelik, neuroszekrécióról beszélünk. Vérpálya A hormonok szállítása a véráramon keresztül valósul meg. A vérben a hormonok általában fehérjékhez kötve szállítódnak, így lassabban bomlanak le, ill. kevésbé ürülnek ki a vesén keresztül. Célsejt A jelfelfogó – hormont megkötő - sejt a célsejt, mely a jeleket specifikus receptoraival köti meg. A receptor jelenléte teszi szelektívvé a hatást a különféle sejtek között. A receptorok olyan fehérjék a sejt felszínén vagy a sejt belsejében, amelyek specifikusan megkötik az adott jelet (ligandumot), aminek következtében a sejten belül jelátalakítás, jelerősítés, sejtválasz indul be. 6 A hormonreceptorok elhelyezkedésük szerint lehetnek:  sejten belüliek (szteroid hormonok és a tiroxin),  sejten kívüliek (pl. peptidhormonok). Sejten belüli receptorok A vízben rosszul oldódó (apoláris) hormonok – a szteroid hormonok pl. ivari hormonok (tesztoszteron) vagy a mellékvesekéreg hormonjai (pl. kortizol), ill. a tiroxin - receptorai a citoplazmában találhatók. Példaként a kortizol akadálytalanul jut át a sejthártyán, bejutva a sejtbe, sejten belüli citoplazmatikus receptorhoz kapcsolódik (GR). A kötődést követően a receptor-hormon komplex transzkripciós faktorként a DNS-hez kötődik, aminek következtében egyes gének aktiválódnak, megindul a transzkripció, majd a fehérjeszintézis, és így létrejönnek azok a fehérjék, melyek a hormonhatás kivitelezéséért felelősek. A transzkripciós faktorok olyan molekulák, melyek génműködést aktiválnak vagy gátolnak az átírásra – transzkripcióra - gyakorolt hatásuk révén. A sejten kívüli receptorok - fehérje-, peptid- és a vízben jól oldódó (poláris) aminosav- származék hormonok receptorai (pl. adrenalin) - a sejthártya felszínén helyezkednek el. Mivel a jel poláris, nem jut be a sejt belsejébe - ahol azok az anyagcsere folyamatok zajlanak, amelyekre hat - szükség van egy olyan sejten belüli jelre, ún. másodlagos hírvivőre, amely a membrán felszínén történő változásokat közvetíti a sejt belseje felé. Ilyen másodlagos hírvivő pl. a cAMP, vagy a Ca-ion. A másodlagos hírvivők a sejten belül különféle enzimekre – kinázokra - hatnak – serkentik, ill. gátolják azokat -, amivel megváltoztatják a sejtek működését. A cAMP keletkezése és működése a májsejtekben a következő:  az adrenalin hormon megkötődik a májsejtek felszínén található receptorokon,  a receptor konformációt vált, amelynek hatására a mellette levő G-fehérje GTP-t köt meg.  Ennek hatására a G-fehérje aktiválódik, aminek következménye az adenilát-cikláz aktiválódása.  Az adenilát-cikláz egy enzim, amely az ATP-ből cAMP-t készít.  A cAMP protein kinázokat aktivál, ezek olyan enzimek, amelyek foszfátcsoportokat kapcsolnak – foszforilálnak - más enzimekhez azokat aktív állapotba hozva.  Jelen esetben ezek olyan enzimek, melyek a glikogént glükózzá bontják. Összefoglalva, adrenalin hatására a májsejtekben a glikogén glükózzá bomlik le, amelyet a sejtek a vérpályába adnak le növelve a vércukorszintet. Ugyanaz a hormon, attól függően, hogy milyen típusú sejten, milyen típusú receptorhoz kötődik - lehet adenilát-ciklázt aktiváló, vagy éppen gátló hatású - más és más hatást eredményezhet. Továbbá a célsejtek cAMP koncentrációjának fokozásával fejti ki a hatását a TSH, STH, ACTH, LH, FSH, parathormon, kalcitonin. A receptor típusa határozza meg, hogy az adenilát-cikláz aktiválódik vagy gátlódik. Az inzulin, amely pont ellentétes hatású az adrenalinnal csökkenti a májsejtekben a cAMP szintet, mivel a glikogén szintéziséért felelős enzimek defoszforilált állapotban aktívak. 7  A neuroendokrin rendszer A belső elválasztású rendszer az idegrendszerrel szoros kölcsönhatásban, annak irányítása mellett látja el feladatait, ezért helyesebb neuroendokrin rendszerről beszélni. Az egyes belső elválasztású mirigyek különféle szabályozás alatt állnak:  neuroszekréció útján, pl. az agyalapi mirigy elülső lebenyére a hipotalamusz hat,  közvetlen idegek által, mint pl. a mellékvesevelőt szimpatikus idegek ativálják,  hormonok közvetítésével, ilyen pl. a pajzsmirigy, melynek tiroxin elválasztását az agyalapi mirigy pajzsmirigyserkentő hormonja szabályozza,  belső környezetváltozással, mint pl. a hasnyálmirigyben keletkező inzulin termelődését a vércukorszint szabályozza. A neuroendokrin rendszer funkciója széles spektrumú:  morfogenetikus hatású, azaz biztosítja a gének által meghatározott testmértek kialakulását,  a belső környezet szabályozása révén fenntartja a homeosztázist,  lehetővé teszi a fajfennmaradást, az ivarsejtek termelődésének, az embrionális fejlődés zavartalanságának, a szaporodáshoz szükséges magatartásformák (nemi vonzódás, udvarlás, nászjáték, párzás, szülés, ivadékgondozás, szoptatás) biztosításával. Az agyalapi mirigy (hipofízis) Az agyalapi mirigy (hipofízis) központi jelentőséggel bíró belső elválasztású mirigy.  Az endokrin rendszer összes funkciójára kifejti hatását,  a legtöbb belső elválasztású mirigyre szabályozó hatású,  közvetíti az idegrendszer szabályozó hatásait a szervezet felé. Elhelyezkedése Az agy alapján, a koponya ékcsontjának töröknyergében elhelyezkedő, borsó nagyságú szerv. A felette elhelyezkedő agyterülettel, a hipotalamusszal az ún. hipofízisnyél kapcsolja össze. 8 Szerkezete Szerkezeti és működési szempontból fontosabb két részre osztható:  elülső lebenyre (adenohipofízis),  hátulsó lebenyre (neurohipofízis). Az agyalapi mirigy elülső lebenye Garathám eredetű mirigyhám, 6 féle hormont termel.  Növekedési hormon, STH, GH,  pajzsmirigyserkentő hormon, TSH,  mellékvesekéreg serkentő hormon, ACTH,  tüszőserkentő hormon, FSH  sárgatest serkentő hormon, LH,  tejelválasztást serkentő hormon, PRL. E hormonok polipeptidek. A hormonális szabályozás – így a hipofízis működésének - általános elve a negatív feedback, azaz a negatív visszacsatolás mechanizmusa. Ennek lényege, hogy a szabályozott egység működésének eredménye (terméke) gátlóan hat vissza a szabályozó egység működésére. Ugye? A hipotalamusz állományában megtalálható ún. kissejtes magcsoportokban működő neuroszekréciós sejtek serkentő (RH = releasing hormon) és gátló (IH = inhibiting hormon) faktorokkal szabályozzák az elülső lebeny hormonjainak termelődését, ill. felszabadulását. Ezen idegsejtek nyúlványai az elülső lebeny keringésének kapillárisrendszerébe juttatják hatóanyagaikat. Ilyen faktor pl.  a GnRH, mely az agyalapimirigy elülső lebenyében termelődő FSH és LH elválasztását serkenti, és mivel utóbbi hormonok az ivarszervek ivarsejt és nemi hormon termelését szabályozzák, a GnRH befolyásolja a here és a petefészek működését, ill.  a TRH, mely szintén az agyalapimirigy elülső lebenyében termelődő TSH elválasztását fokozza. 9 Növekedési hormon (STH, szomatotrop hormon, GH) Biztosítja a genetikailag meghatározott testméretek elérését. Nincsenek kitüntetett célszervei.  Serkenti a porcsejtek osztódását,  a csontok hosszúsági és szélességi növekedését, segíti az elcsontosodást,  serkenti a fehérjék vázizomba épülését (doppingszer, hosszútávú teljesítménynövelő szer). Anyagcserére gyakorolt hatásai A növekedési hormon hatásaiért az hipofízis Szénhidrát anyagcsere inzulinszerű növekedési faktor IGF-1 felelős, mint szöveti hormon.  Növeli a vércukorszintet. Az IGF-1 pl. a májban termelődik, hatására nő az izomtömeg és a Lipid anyagcsere csontsűrűség. Az IGF-1 klasszikus  Serkenti a zsírok bontását. negatív visszacsatolás révén gátolja a hipotalamusz GHRH és a hipofízis Fehérje anyagcsere GH elválasztását.  Serkenti a fehérjék A szomatosztatin az – pl. izomfehérjék - szintézisét. emésztőszervekben és az agyban termelődik, gátolja a növekedési Rendellenességek hormon kibocsátását. 1. Hypofunkció Gyermekkori hormonhiány következtében arányos törpeség (hipofizer törpeség) alakul ki. A hipofizer törpék apró (50-120 cm), de arányos termetűek, habitusuk kissé öreges, másodlagos nemi jellegeik kevéssé kifejezettek. Intelligenciahányadosuk gyakran az átlagot meghaladja. 2. Hiperfunkció Fiatalkorban túltermelődése óriásnövekedést eredményez (hipofizer gigantizmus), amikor a testmagasság elérheti akár a 270 cm-t is. Felnőttkori túlműködés esetén a test kiálló részei - fül, orr, állkapocs, kézfej, lábfej - növekednek meg, ez az akromegália. Egyéb hormonok A pajzsmirigyserkentő hormon (TSH) fokozza a pajzsmirigy tiroxin elválasztását. A mellékvesekéreg-serkentő hormon (ACTH) a mellékvese kéreg szteroid hormonjainak elválasztását serkenti, pl. kortizolét, miáltal emeli a vércukorszintet. A tüszőserkentő hormon (FSH) a petefészekben a petesejtek érését teszi lehetővé, a herében a hímivarsejtképzést segíti elő. A sárgatestserkentő hormon (LH) hatására az érett petesejt kilökődik a petefészekből (ovuláció), férfiakban a herében növeli a tesztoszteron termelését. A tejelválasztást serkentő hormon (prolaktin) szülés után egyfelől beindítja a tejelválasztást, másfelől gátolja az újabb tüsző érését. 10 Az agyalapi mirigy hátulsó lebenye Idegi eredetű, idegszövet alkotja, klasszikus értelemben nem tekinthető belső elválasztású mirigynek, benne hormon szintézis nem folyik, csupán olyan hormonokat raktároz, ill. a véráramba juttat. Hormonjai a hipotalamusz ún. nagysejtes magvaiban termelődnek. A neuroszekréciós sejtek axonjai a hipofízisnyélen keresztül lenyúlnak a hátsólebenyig, ahol az axonvégződésből felszabaduló hormonok vérbe ürülését speciális gliasejtek szabályozzák. A hipofízis hátulsó lebenyében kétféle hormon raktározódik, ill. szükség esetén felszabadul, az ADH és az oxitocin. ADH (vazopresszin) Az ADH vagy vazopresszin 9 aminosavból álló oligopeptid. Élettani hatása, hogy a vese gyűjtőcsöveinek területén fokozza a víz passzív visszaszívását, miáltal a vizelet mennyisége csökken (antidiuretikus hatás), koncentrációja pedig nő. Úgy növeli a csatornák vízáteresztő képességét, hogy fokozza az aquaporin fehérje által alkotott vizescsatornák beépülését a membránokba. Mivel nagyobb koncentrációban az ereket is szűkíti, emeli a vérnyomást (vazopresszin). Az ADH elválasztás szabályozását egyfelől a vér ozmotikus koncentrációja határozza meg, melyet a hipotalamusz nagysejtes állománya, ill. az agykamrák falában található receptorok érzékelnek (másfelől a vérnyomás). Az ADH elválasztását fokozza  a vér ozmotikus koncentrációjának emelkedése,  a vérnyomás csökkenése. Kóros állapotok Az ADH termelődés megszűnése a diabetes insipidus nevű betegséghez vezet, melynek tünete a napi akár 15 liter híg vizelet ürítése, gyötrő szomjúság mellett. Oxitocin Az oxitocin (jelentése gyors szülés (gör.)) hatására elsősorban a méh és az emlő simaizom sejtjei erőteljesen összehúzódnak, így a szoptatásban és a szülésben játszik jelentősebb szerepet. 1. Az emlőmirigyek esetén az oxitocin a tej kiürülését teszi lehetővé, ugyanis a mirigyvégkamrákban felhalmozódott tej csak az azokat körülvevő simaizomsejtek erőteljes összehúzódásával képes kiürülni. Az oxitocin felszabadulását kiválthatják  feltétlen ingerek, mint pl. az emlőbimbó ingerlése (30-60 sec. késéssel tejkiürülést eredményez),  feltételes ingerek, mint pl. a csecsemő látványa, szaga, sírása stb. 11 2. A méh falának simaizomzatára gyakorolt hatása főleg a szülés megindítása és lefolyása szempontjából fontos, amikor is az oxitocin jelentős mértékben választódik el. Ezenkívül szerepe van az orgazmus kiváltásában mind férfiakban – ejakuláció -, mind nőkben – méh összehúzódás. Az agyban termelődő oxitocin közvetlen hatást gyakorol az idegrendszer működésére, a viselkedésre:  csökkenti a fájdalomérzetet, csökkenti a félelemérzetet,  fokozza a bizalmat, erősíti a szociális kötődést. A pajzsmirigy Elhelyezkedése A pajzsmirigy a pajzsporc alatt és a légcső előtt található, két lebenyből áll. Szerkezete Mikroszkopikus szerkezetére jellemző, hogy működési állapotától függően különböző magasságú sejtek által határolt hólyagocskák építik fel. A hólyagok belsejét a sejtek által termelt hormonelőanyag tölti ki. A hólyagok rendkívül gazdagon erezett lazarostos kötőszövetbe ágyazódnak. A hólyagok között a kötőszövetben kis sejtcsoportok találhatók, amelyek kalcitonint termelnek. A pajzsmirigy egyik legfontosabb hormonja a tiroxin (T4), amely egy jód tartalmú aminosav származék. A T4 előállításához szükséges jódot az ivóvízből és a táplálékból vesszük fel. Ahol az ivóvíz nem tartalmaz elég jódot, a sót KI-dal egészítik ki. A napi jód szükséglet 0,1 mg, a pajzsmirigy kb. 10 g jódot raktároz. A tiroxin élettani hatásai A tiroxinnak - a növekedési hormonhoz hasonlóan - nincs kitüntetett célszerve, hatása a legtöbb szövetre érvényesül. Hatásait alapvetően 2 területen fejti ki. 1. Morfogenetikai hatás  Ebihalakat szarvasmarha pajzsmirigykivonattal etetve a lárvák kétéves metamorfózisa néhány napra lecsökkent, azonban méretük nem haladta meg egy nagyobb légyét.  Amennyiben az ebihalaknak kiirtották a pajzsmirigyét, elmaradt a metamorfózis, békanagyságú ebihalakká nőttek. A fentiekből egyértelmű a következtetés, hogy a tiroxin elengedhetetlen a normális egyedfejlődéshez, a sejtek differenciálódásához. A legnagyobb hatást a tiroxin a csontfejlődésre és az idegrendszer fejlődésére gyakorol. A fehérjék szintézisét serkenti, így STH-al együttesen biztosítja a fejlődést, növekedést. 12 2. Az anyagcserére tett hatás Általános hatása, hogy emeli az oxidatív lebontó-anyagcsere mértékét a mitokondriumok membránjának áteresztőképességének növelésével.  Csökkenti a máj glükóz raktározását,  emeli a vércukorszintet,  serkenti a sejtek cukoroxidációját. Az oxidációs folyamatok serkentése miatt emeli a testhőmérsékletet. A tiroxin elválasztását az agyalapi mirigy elülső lebenyének TSH-ja szabályozza. A szabályozás a negatív visszacsatoláson alapszik. A tiroxin valamennyi hatásának alapja a génátírás szabályozása, egyes gének átírását megindítja és fokozza, más gének átírását gátolja. A hormonhatás első lépése a szabad T4 sejtbe jutása. A hormonok két aromás gyűrűjük következtében hidrofóbok, ezért oldódnak a sejtmembrán apoláris fázisában. A pajzsmirigy betegségei 1. A hipotireózis a pajzsmirigy csökkent működése, aminek oka általában jódhiány. A) Felnőtteknél a hipotireózis a mixödéma nevű betegséget eredményezi. Ennek tünetei:  alacsony alapanyagcsere,  alacsony testhőmérséklet,  lelassult ideg- és izomműködés. Hipotireózisban a tiroxin negatív visszacsatolása csökken, a TSH nagy koncentrációja miatt a pajzsmirigy kötőszövetes állománya megnagyobbodik, amit golyvának (strúmának) nevezzünk (hipofunkciós golyva). B) Amennyiben a hipotireózis az embrionális fejlődés szakaszában lép fel, a kretenizmus nevű rendellenesség alakul ki. A betegek szellemileg súlyosan károsodottak, csontrendszerük aránytalanul fejletlen, a nemi érettséget gyakran nem érik el. 2. A hipertireózis a pajzsmirigy túlműködése, a Basedow-kor. A megnövekedett tiroxin koncentráció miatt a tünetei:  az alapanyagcsere szintje megnő, nő az oxigénfogyasztás,  a testhőmérséklet emelkedik,  a testsúly annak ellenére csökken, hogy a beteg sokat eszik,  ideg- és izomrendszer túlműködik emiatt, jellemző a fáradékonyság, remegés, izzadás. 13 A fentieken túl jellegzetesen kidüllednek a szemek és a pajzsmirigy fokozott működése miatt megnő a mirigyes állomány (hiperfunkciós golyva). A Basedow-kor egy autoimmun betegség, mivel egy kórosan képződött immunoglobulin szerkezete a TSH-al megegyező, így hasonló hatást gyakorol a pajzsmirigyre. A pajzsmirigyállapotát ultrahanggal lehet vizsgálni, ennek során elsősorban azt figyelik meg, hogy a normálistól eltér-e a mérete, gyulladt- e, tartalmaz-e cisztát, daganatot. A kalciumháztartás szabályozása A kalciumion az egyik legjelentősebb szervetlen ion a szervezetünkben, mivel  a csontok szervetlen alapállományának egyik alkotója (Ca5(PO4)3 X, X=OH-, F-),  elengedhetetlen az izomműködésben,  nélkülözhetetlen a véralvadásban,  lehetővé teszi egyes enzimek működését,  fontos az idesejtek aktivitásában, az ingerküszöböt emeli, hiánya izomgörcsökhöz vezet,  szerepet játszik a szívizom ingerlékenységében,  citoplazmatikus koncentrációjának emelkedése fokozza a Golgi-hólyagok exocitózisát,  másodlagos hírvivő. A szervezetünk optimális kalcium ellátásában többféle szervünk is közreműködik:  a csontrendszer leadással és felvétellel egyaránt,  a vesék szükség esetén visszaszívással,  a bélcsatorna a táplálék Ca2+ tartalmának felszívásával D-vitamin jelenlétében. A fenti szervek működésének összehangolását, a vér megfelelő kalciumszintjének kialakítását 3 hormon végzi,  a kalcitonin, amely a pajzsmirigy kötőszövetében,  a parathormon, amely a mellékpajzsmirigyben termelődik,  kalcitriol, a D-vitamin aktív alakja, mely inaktív alakjából a vesében képződik. E hormonok termelődésének mértékét a vér Ca2+ szintje határozza meg. Mellékpajzsmirigyek A pajzsmirigy csúcsán, annak állományába ágyazódnak be, számuk általában 4. A mellékpajzsmirigy a parathormont termeli, amely a vér Ca2+ szintjét emeli. A parathormon:  a csontok Ca2+ leadását serkenti (fokozza a csontfaló sejtek aktivitását),  a vesében a Ca2+ kiválasztását csökkenti, visszaszívódását serkenti,  a bélcsőben a Ca2+ felszívódását serkenti, melyhez a D-vitamin nélkülözhetetlen. A kalcitriol a D-vitamin aktív alakja. A kalcitriol a bélben növeli a kalcium-, valamint a foszfátfelszívódást, továbbá fokozza a csontok Ca2+ felvételét. 14   A mellékpajzsmirigyek eltávolítása azonnal a vér Ca2+ tartalmának 30-40 %-os csökkenéséhez vezet, ami súlyos izomgörcsöket, súlyosabb esetben fulladást eredményez,  azonban a parathormon túltermelődése csontritkulást, csonttörékenységet okoz. A pajzsmirigyben termelődő kalcitonin a vér Ca2+ szintjét csökkenti. Hatása nagyjából a parathormonéval ellentétes, főleg a csontrendszerre hat (fokozza a csontépítő sejtek működését). Végül meg kell említenünk a nemi hormonok, az ösztrogén és a tesztoszteron a csontok összetételére gyakorolt hatását. Az ösztrogének csontvédő hatásúak, gátolják a fokozott csontbontást, segítik az építést. Szabályozzák a kalcium útját a tápláléktól a véren keresztül a csontokig és visszafelé, a csontokból a vérbe. Szabályozzák a kalcium kiürülését a veséken át. Az ösztrogén csontmegőrző hatásának pontos mechanizmusa nem tisztázott. Valószínűleg közvetlenül és közvetetten is szabályozza a csontanyagcserét, többek között úgy, hogy csökkenti a parathormon hatását, ugyanakkor növeli a kalcitonin aktivitását. Mellékvesék Elhelyezkedés A mellékvesék a vesék felső csúcsán helyezkednek el, azonban a veséktől mind működésükben mind fejlődésükben eltérőek. Szerkezet A mellékvesék szerkezetük, funkciójuk, eredetük szerint alapvetően két részre tagolhatók,  a kéregállományra és  a velőállományra. A kéregállomány 3 féle szteroid hormont termel. A szteroid hormonszintézis kiindulási vegyülete a koleszterin, amelyet részben a táplálékkal veszünk fel, részben a szervezet maga állítja elő a májban. 1. A kéregállomány legkülső rétege a só- és vízháztartásra ható hormont, az aldoszteront termeli (mineralokortikoid). Az aldoszteron serkenti a Na+ visszaszívását a vesecsatornácskák gyűjtőcsöveiben, a disztális tubulusban, a verejtékmirigyek kivezetőcsöveiben és a bélben. A testfolyadékok Na+ tartalma alapvetően meghatározza a szervezet vízháztartását, ezért az aldoszteron közvetve a vérnyomás szabályozásában is részt vesz úgy, hogy hatására a fokozódó sóvisszaszívás következtében nő a vízvisszaszívás mértéke is, aminek következtében emelkedik a vérnyomás. A fentiekből következően az aldoszteron elválasztásának szabályozását  a vér Na+ tartalma ill.  a vérnyomás,  továbbá az ACTH hormon szintje határozza meg. Ha a vér Na+ tartalma csökken, csökken a vérnyomás, ami aldoszteron elválasztását serkenti. 15 2. A kéregállomány középső rétegében elsősorban a szénhidrát anyagcserét befolyásoló hormonok termelődnek (glükokortikoidok), melyek közül a legfontosabb a kortizol. A kortizol elválasztását szintén az ACTH szabályozza. A kortizol az éhezéshez történő alkalmazkodásért felel:  emeli a vércukorszintet,  serkenti a zsírok lebomlását,  serkenti az izomfehérjék bontását, a májba jutott aminosavak cukrokká alakítását (glükoneogenezis),  a májba jutott tejsavból elősegíti a glükóz képződését (glükoneogenezis, Cori-kör).  Összességében az inzulin antagonistája.  Stresszhormon, a stresszhelyzetekben döntő szerepet játszik az anyagcsere szabályozásában, pl. a zsíroxidáció fokozásával energiát biztosít a szervezet számára,  ugyanakkor gátolja az immunrendszer működését, ezért gyulladáscsökkentő, az allergiás reakciókat mérsékeli, antihisztamin hatású. 3. A kéregállomány legbelső rétege a nemi működésre ható ún. szexuálszteroidokat, androgéneket termel (pl. DHEA, dehidroepiandroszteron), melyek előanyagai a férfiakban termelődő tesztoszteronnak, ill. a nőkben az ösztrogéneknek. Ezek az előanyagok önálló hatással bírnak, a külsődleges férfias jellegek megnyilvánulását okozzák, erőteljesebb izomzat (anabolikus szteroidok), szőrzet stb. kialakítása révén. Nőkben a petefészekben női hormonokká alakulnak. Idős korban a petefészkek csökkent működésének következtében nem alakulnak át, ezért megjelenhetnek a férfias másodlagos nemi jellegek. A szexuálszteroidok termelődése szintén az ACTH kontrollja alatt áll. A velőállomány A mellékvese velőállományának sejtjei átalakult idegsejtek, melyek nagymértékű hormonelválasztásra specializálódtak. A nyúlványaikat vesztett legömbölyödött sejtek kétféle hormont termelnek:  adrenalint,  noradrenalint, amelyek az idegrendszerben is előforduló ingerületátvivő anyagok. E hormonok elválasztása különféle stresszhatások, pl. erőfeszítések, megpróbáltatások, megterhelések (hideg, támadás, vérvesztés, jelentősebb fizikai munka stb.) hatására fokozódik. Az adrenalin Az adrenalin kémiailag aminosav származék, hatását tekintve ún. stresszhormon, nyugalomban a vérben szintje minimális, azonban megterhelés esetén a szervezet izgalmi állapotának a kialakításáért felelős. 16 Hatása:  emeli a vércukorszintet, csökkenti a máj glükóz raktározását, serkenti a glikogén bontását (cAMP) fokozza a keletkezett glükóz leadását,  a sejtekben – főleg az izomzatban - serkenti a glükóz oxidációját,  serkenti a zsírok lebontását, emeli a vér zsírsavszintjét,  emeli a vérnyomást,  növeli a szívfrekvenciát, az összehúzódások erejét,  tágítja a hörgőket,  tágítja a vázizmok ereit, továbbá a koszorúereket,  a bélcső, bőr ereit ugyanakkor szűkíti. Az adrenalin a különféle szervekre – vázizomzat, bélcső - eltérő hatást gyakorol. A jelenség hátterében az áll, hogy a hormonhatást erőteljesen meghatározza a sejtek felületén elhelyezkedő adrenalinreceptor típusa.  A vázizmokban futó erek simaizomsejtjeinek felszínén található ún. β2 receptorok ingerlésével az erek simaizmai ellazulnak, aminek hatására az erek átmérője megnő.  Ugyanakkor a bélfalban elhelyezkedő simaizomsejtek felületükön α1 típusú receptorokat hordoznak, melyek ingerlése a simaizomsejtek összehúzódását eredményezi, aminek következtében az erek szűkülnek. A mellékvese velőállományát az idegrendszer közvetlen idegi úton szabályozza. Hasnyálmirigy Elhelyezkedés A hasnyálmirigy a bélcsőhöz tartozó, a patkóbél kanyarulatában helyet foglaló kettős elválasztású mirigy. Szerkezet A hasnyálmirigy anatómiai és funkcionális értelemben egyaránt két részre tagolódik.  Az emésztőenzimeket termelő külső elválasztású részre, amely a váladékát, a hasnyálat a patkóbélbe juttatja,  a hormonokat termelő belső elválasztású részre, amely váladékát a vérbe üríti. Az endokrin sejtcsoportok az exokrin mirigyállományban szigetszerűen helyezkednek el, nevüket leírójukról kapták, Langerhans-féle szigeteknek nevezzük. Számuk emberben kb. 1 millió. Vérellátásuk igen gazdag, mivel a sejtek váladékukat a vérbe juttatják. 17 A szigetek többféle hormonhatású anyagot termelnek, közülük legfontosabb az inzulin és a glukagon. Az inzulin Az inzulin egy 51 aminosavból álló polipeptid. Az inzulin az anyagcserét anabolikus irányba tolja el, a tápanyagok, testépítő vegyületek beépülését, raktározását serkenti. Szénhidrát-anyagcserére gyakorolt hatás  Egyetlen hormonként csökkenti a vércukorszintet, mivel segíti a szövetek, sejtek cukor felvételét, segíti a cukor bejutását a sejtekbe, (elsősorban a máj-, zsír-, izomszövetekre hat, az idegsejtek glükóz felvételét nem befolyásolja),  serkenti a máj glikogén szintézisét, csökkenti a glükóz leadását, gátolja a glükoneogenezist,  növeli az izom glikogén szintézisének mértékét,  fokozza a szövetek - főleg a zsírszövet - cukor oxidációját, serkenti az ebből meginduló zsírszintézist, ami biztosítja, hogy a feleslegben felvett szénhidrátok (csoki) zsírok formájában raktározódjanak.  Inzulin hatására az addig a sejt belsejében, hólyagocskákban tárolt GLUT-4 transzporterek beleolvadnak a külső membránba, s megnövelik a zsírsejtek és az izomrostok glükóz felvételét. A vércukorszint szabályozása  Táplálkozást követően, amikor a vércukorszint megnő, a vérből felvett szénhidrátok o a májban vagy lebomlanak energiát szolgáltatva, o vagy átalakulnak pl. zsírokká, o vagy átmenetileg raktározódnak glikogénként.  Éhezéskor, vagy hosszan tartó izommunka esetén, ha a vércukorszint csökken, a raktározott glikogén lebontása útján a keletkezett glükózt a máj a vérbe juttatja. A máj szénhidrátforgalmát egyrészt idegi, másrészt hormonális tényezők befolyásolják.  Az inzulin - magas vércukorszint esetén - serkenti a máj glükóz felvételét, a glikogén, ill. zsírok szintézisét.  Az glukagon hatására pedig fokozódik a máj glikogén bontása, a keletkező glükóz leadása, ami a vércukorszint emelkedését eredményezi. Továbbá fokozza a glükoneogenezist és a zsírok bontását. Összeségében hatása az inzulinéval ellentétes. Zsír-anyagcserére gyakorolt hatás  Csökkenti a vér zsírsavszintjét, mivel serkenti a zsírsejtek zsírsav felvételét,  a zsírszövetekben gátolja a zsírok bontását, serkenti a szintézisüket. 18 Fehérje-anyagcserére gyakorolt hatás  Serkenti a sejtek – főleg izomrostok - aminosav felvételét, fokozza a fehérjeszintézist, így támogatja a STH hatását, elsősorban a vázizomban (testépítés). Az inzulin termelődésének a mértékét alapvetően a vércukorszint határozza meg. Táplálkozást követően az emelkedő vércukorszint már néhány perc alatt megnöveli az inzulin elválasztását, melynek mértékét a bélben termelődő bélhormonok jelentősen fokozzák. A cukorbetegség (diabetes mellitus (mézédes húgyár)) Alapvetően kétféle cukorbetegséget szokás megkülönböztetni:  1-es típusú cukorbetegség: a betegség oka a hasnyálmirigy Langerhans-szigeteiben az inzulintermelő béta-sejtek pusztulása. Ez a szigetsejtek elleni autoimmun-reakció következménye. Bármely életkorban kialakulhat. A betegség csak inzulinpótlással kezelhető. Gyermekkori diabetes elsődleges oka.  2-es típusú cukorbetegség: a csökkent inzulinérzékenység – ún. inzulinrezisztencia - következtében alakulhat ki. Az inzulinrezisztencia az a jelenség, amikor a sejtek nem érzékelik az inzulin jelenlétét, aminek hátterében az inzulinreceptorok számának csökkenése, ill. szerkezetük megváltozása áll. A betegség kezdetén még vércukoreltérés nem jelentkezik, a hasnyálmirigy fokozott inzulintermelése miatt. A betegség előrehaladtával a hasnyálmirigy inzulin-elválasztása a béta-sejtek kimerülése miatt elégtelenné válik és emiatt kialakulnak az 1-es típusú diabetes tünetei. Kialakulásának hátterében örökletes hajlam, túlsúly, inaktív fizikai életmód, egészségtelen étrend (magas cukor- és szénhidráttartalommal) áll.  Másodlagos cukorbetegség: kialakulhat alkoholizmus vagy epeúti kövesség következtében.  A terhességi cukorbetegség: oka, hogy a terhesség alatt a méhlepényben termelődő hormonok csökkenthetik az anyai szervezetben termelődő inzulin hatását. A diabetesz elsődleges tünetei  a nagy mennyiségű édes vizelet (mézédes húgyár), tehát cukorürítés,  a vízvesztés miatt kialakuló szomjúságérzet, sok folyadék fogyasztása,  acetonos lehelet,  gyakori eszméletvesztés,  testsúlycsökkenés stb. A tünetek hátterében a magas vércukorszint és az ennek ellenére fennálló sejtéhezés áll (mivel a sejtek inzulin hiányában nem képesek felvenni a glükózt (éhezés terített asztalnál)). Az Amerikai Diabetes Társaság (ADA) 1998-ban adott ki egy ajánlást arra vonatkozólag, hogy a vércukorszint mely határok közt normális, illetve, mikor mondható ki a cukorbetegség.  Ezek szerint a normális éhgyomri vércukorszint kevesebb, mint 6,1 mmol/l.  Ha ez az érték 6,1 mmol/l -7,0 mmol/l közé esik, még nem cukorbeteg az egyén, de emelkedett éhgyomri vércukor állapítható meg nála. Ez már emelkedett rizikót jelent a később kialakuló valódi cukorbetegségre és a később kialakuló szövődményekre nézve is.  Ha az éhgyomri vércukorszint 7,0 mmol/l-nél magasabb, felmerül a cukorbetegség diagnózisa, ezt azonban egy másik alkalommal történő éhgyomri vércukorméréssel meg kell erősíteni. 19 A megerősítő vizsgálatok közé tartozik pl. a cukorterheléses vizsgálat. Ilyenkor felnőttnél 75 gr szőlőcukoroldattal itatják meg a pacienst. Megmérik a vércukorszintet kiinduláskor, és 2 órával a szőlőcukor elfogyasztása után.  Normális az eredmény, ha a 2 órás vércukorszint nem haladja meg a 7,8 mmol/l-es értéket.  Csökkent cukortűrő képességről (IGT) beszélünk, ha a 2 órás érték 7,8 mmol/l-11,1 mmol/l között van. Ekkor fokozott a beteg rizikója a valódi cukorbetegség kialakulására.  Ha a 2 órás érték 11,1 mmol/l felett van a cukorbetegség valószínű. Összefoglalva: Az inzulin elősegíti a glükóz felvételét, lebontását, zsírokká (máj, zsírszövetek) vagy glikogénné (máj, vázizom) alakulását. Inzulin hiányában  magas a vércukorszint, ami a szövetekből vizet vonva el a vizelettel távozik, (a vizelet mennyisége megnő, mivel a szűrlet koncentrációja a benne maradó cukortól magas, így kevesebb víz tud visszaszívódni, a betegek vízfogyasztása a vízvesztés következtében megnő),  a sejtek glükóz hiányában fokozott zsírbontásra kapcsolnak, aminek következtében számos a vér pH-ját savas irányba mozdító anyagcseretermék ún. ketontestek halmozódnak fel, mint pl. ecetsav, aceton stb. Ez az acidózis, ami eszméletvesztést, súlyosabb esetben kómát eredményez. Hosszútávon a cukorbetegségnek számos szövődménye lehet, aminek hátterében az áll, hogy a magas vércukorszint miatt a szervezet fehérjéihez a normálisnál sokkal több cukor kapcsolódik, ami megváltoztatja a szerkezetüket, rontja a működésüket. Ezért:  a fertőzésekkel szembeni csökken az ellenállóképesség,  elhúzódó sebgyógyulás, sportsérülések valószínűsége megnő,  érelmeszesedés kockázatának növekedése várható,  a betegek látása romlik, a retinán vérömlenyek alakulnak ki.  A vese kisereinek károsodása, mely fehérjevizelést, magas vérnyomást, végül veseelégtelenséget eredményezhet.  Érzéskiesések, fájdalom, vegetatív működési zavarok alakulnak ki. A vegetatív zavarok közé tartozik az impotencia, hasmenés vagy székrekedés, fokozott izzadás, szapora szívverés. Az 1-es típusú cukorbetegség mai tudásunk szerint nem előzhető meg, mivel kialakulásában örökletes tényezők döntőek. A 2-es típusú cukorbetegség kialakulásában örökletes és életmódbeli tényezők is szerepet játszanak. Életmódbeli tényezők:  elhízás,  sok cukor fogyasztása,  mozgásszegény életmód,  stressz,  alkoholizmus. 20 Kezelés Az 1-es típusú diabetes kezelése diétával és az inzulin bőr alatti zsírszövetbe juttatásával történik a végtagok, ill. a hasfal területén. Az inzulint be kell fecskendezni, szájon át jelenleg nem adható, mert peptid lévén a gyomorban kicsapódik, ill. lebomlik. A 2-es típusú cukorbetegségben a betegség kezdetén ajánlott az életmód változtatás, szénhidrátszegény diétával, testsúlycsökkentéssel, sporttal. Ha ez nem elégséges gyógyszerek segítségével, amelyek csökkentik a vércukorszintet, növelik az inzulin hatását, fokozzák a sejtek inzulinérzékenységét. Ha a béta sejtek kimerültek, az inzulint teljesen pótolni kell. A folyadékterek – pl. vér – összetételének szabályozása, a homeosztázis fenntartása A többsejtű állatokban a sejtek többsége már nem érintkezik a külvilággal, számukra a környezetet a testfolyadékok jelentik (a szövet közti folyadék és a vér). Ezek a folyadékterek egyfajta belső környezetet teremtenek a sejtek számára. A belső környezet fontos tulajdonsága összetételének viszonylagos állandósága, ami igen bonyolult szabályozás révén valósul meg. A belső környezet szabályozott dinamikus állandóságát homeosztázisnak nevezzük. A homeosztázisnak köszönhetően a sejtek számukra optimális környezetben működhetnek. A belső környezet legfontosabb szabályozott paraméterei a következők:  ozmotikus koncentráció,  ionösszetétel,  testfolyadékok kémhatása,  testfolyadékok térfogata,  testfolyadékok tápanyag – pl. glükóz - koncentrációja. További részletek: https://bioszfera.com/downloads/4.7.Akivalasztas.pdf A vér kémhatásának szabályozása (lásd még 4.6.1. Testfolyadékok jegyzet) Emberben a vér pH-ja 7,38 és 7,42 közé esik. Ettől eltérést okozhat:  ha a tüdőben a vér szén-dioxid leadása csökken, ekkor a vér savasodik, ami eszméletvesztést eredményezhet.  Erős éhezéskor, ill. a cukorbetegeknél a vérben különféle anyagcseretermékek - acetecetsav, béta-oxivajsav - halmozódnak fel, amelyek eszméletvesztést okozhatnak. A homeosztázis fenntartásához ezért szükség van pH-szabályozó puffer mechanizmusokra. A pufferrendszerek a pH változását tompítják azáltal, hogy a savasság növekedése esetén eltávolítják (megkötik) a felesleges H+-ionokat vagy lúgosodáskor az OH–-ionokat. A sav-bázis egyensúly fenntartásában a következő szervek vesznek részt:  tüdő: CO2 eltávolításával,  vese: H+ vagy HCO3- (bikarbonát) kiválasztásával,  szövetek: CO2 termelésük révén,  vér: amely kiegyensúlyozó szerepű puffereket tartalmaz. A vesékben a gyűjtőcsatornák sejtjei a vér savasodásakor szén-dioxidot vesznek fel. A sejtekben a szén-dioxid a vízzel szénsavat képez, ami bomlik. A H+- ionok a szűrletbe kiválasztódnak, s a vizelettel távoznak, míg a HCO–3-ionok visszakerülnek a vérbe. 21 A vér pH-ját a különböző puffer-rendszerek tartják állandó értéken. 1. Bikarbonát puffer-rendszer H+ + HCO3- = H2CO3 = CO2 + H2O Savasodás esetén – amikor a H+ koncentrációja emelkedik, vér pH-ja csökken - a feleslegben keletkező H+-kal a vérplazmában oldott hidrokarbonát-ionok (HCO3-) szénsavat képeznek, amely a tüdőben elbomlik szén-dioxidra és vízre. A felszabaduló CO2 távozik a tüdőn keresztül, így az egyensúly jobbra tolódásával nőhet a pH (a H+ mennyisége csökken). 2. A plazmafehérjék puffer-rendszer Az albuminok amino- és karboxilcsoportjai játszanak szerepet, melyek H+-t köthetnek meg (aminocsoport), ill. adhatnak le (karboxilcsoport). 3. A hemoglobin puffer szerepe A vörösvértestekbe bediffundáló CO2 rögtön szénsavvá alakul egy enzim segítségével. Ezután a szénsav bomlik, protonját megköti a hemoglobin - ugyanis erősebben köti a protont, mint a szénsav –, ezáltal csökkenti a savasság mértékét. A vér ozmotikus koncentrációjának szabályozása (lásd még 4.7. Kiválasztás jegyzet) A vese gyűjtőcsatornáinak feladata a vesemedencében összegyűlő vizelet végleges mennyiségének kialakítása, összetételének és ozmotikus koncentrációjának a végső beállítása. A gyűjtőcsatornában a só és a víz visszaszívódásának a mértéke hormonálisan – ADH, aldoszteron – szabályozott a szervezet só és vízellátottságának megfelelően. A gyűjtőcsövekben a víz visszaszívódását elősegítő hormon, az ADH (antidiuretikus hormon, vazopresszin) a hipotalamuszban termelődik és az agyalapi mirigy hátsó lebenyében raktározódik. Innen szabadul fel szükség esetén a hipotalamusz idegsejtjeinek hatására, melyek közvetve képesek érzékelni a vér koncentrációját (ozmózisnyomását). Vízhiányos állapotban – amikor a vér ozmotikus koncentrációja (ozmózisnyomása) megnő, a vérnyomás csökken, amit az agykamrák falában található nyomást, ill. a vér ozmotikus koncentrációját érzékelő receptorok jeleznek -  fokozódik az ADH felszabadulása,  melynek hatására a gyűjtőcsövek fala áteresztővé válik a víz számára, így az passzív transzporttal a csatornákat körülvevő nagyobb koncentrációjú szövetnedvbe, ill. a vérplazmába áramlik.  Ennek eredményeképpen a vizelet mennyisége csökken, koncentrációja nő. A gyűjtőcsatornák falában az akvaporin-2 (AQP-2) típusú vizescsatornák teszik lehetővé a víz passzív transzportját, melyek beépülését a sejthártyába az ADH hormon szabályozza. Az ADH a víz visszaszívás fokozása révén a vérnyomást is emeli (vazopresszin). ADH hiányában nagy mennyiségű, híg vizelet keletkezik, a vérnyomás csökken. A NaCl visszaszívódását a vese gyűjtőcsöveiben és a disztális tubulusaiban a mellékvesekéregben termelődő szteránvázas aldoszteron serkenti, amely sóhiányos állapotban termelődik fokozottabban. A só visszaszívódás növekedése esetén fokozódik a víz visszaszívása is, hiszen a víz passzív mozgását a növekvő koncentrációgradiens elősegíti, aminek köszönhetően emelkedik a vérnyomás. 22 Aldoszteron hiányában ezért nagyobb mennyiségű, koncentráltabb vizelet alakul ki, a vérnyomás pedig csökken. A hormon elválasztásának a mértékét így döntően a vérnyomás határozza meg (renin-angiotenzin rendszeren keresztül), az alacsony vérnyomás fokozza a termelődését. Ha a vérnyomás csökken,  a vesében az érgomolyaghoz vezető arteliola falában található speciális simaizomsejtek – juxtaglomeruláris sejtek - renint választanak ki közvetlenül a keringésbe.  A renin egy enzim, amely a máj által felszabadított angiotenzinogént átalakítja angiotenzin I-é.  Végül az angiotenzin I a tüdőben átalakul angiotenzin II-vé, mely fokozza az aldoszteron elválasztást, ill. növeli a vérnyomást. A női nemi működés hormonális szabályozása (lásd még 4.9. Szaporodás jegyzet) A ciklus eseményeinek egymásutániságát a GnRH, az FSH, az LH és a három petefészek hormon koncentrációjának meghatározott, ciklikus változása eredményezi. A különféle hormonok nemcsak egymás termelődésének a mértékére hatnak – pozitív vagy negatív visszacsatolással –, hanem befolyásolják a célsejtek receptorainak a számát, és ezzel a hormonérzékenységét.  A ciklus elején, a menses első napjaiban a petefészek hormonok – ösztrogén és progeszteron – koncentrációja a vérben alacsony.  Ennek következtében a hipofízis tüszőserkentő hormonjának elválasztása felszabadul a gátlás alól, szintje a vérben emelkedik, gyorsul a tüsző érése.  A fejlődő tüsző termeli az ösztrogént, ami a ciklus közepén pozitív visszacsatolás révén fokozza az FSH, ill. az LH elválasztását (úgy, hogy hatására nő az FSH-t és az LH-t elválasztó sejteken a GnRH receptorok száma).  A sárgatest serkentő hormon koncentrációja az ovuláció előtt 24 órával maximális, hatására bekövetkezik kb. a 14. napon a tüszőrepedés.  A létrejövő sárgatest megkezdi a progeszteron termelését.  A ciklus második felében a progeszteron és az ösztrogén negatív visszacsatolással gátolja az FSH és az LH termelődését, ezért ezek mennyisége csökken. Eme tény az alapja a hormonális fogamzásgátlásnak; a tabletták megfelelő arányú ösztrogén és progeszteron tartalma gátolja a tüszőserkentő hormon, ill. a sárgatest serkentő hormon elválasztását, aminek köszönhetően a tüszőérés is gátlás alá kerül, így nem érik meg újabb petesejt, elmarad az ovuláció.  Mivel az LH mennyiségének a csökkenése miatt a sárgatest sorvadásnak indul, csökken a progeszteron és az ösztrogén szint, ezért bekövetkezik a menses, a tüszőserkentő hormon termelése felszabadul a gátlás alól, szintje a vérben újra nőni kezd. A növekedő FSH szint előkészíti az elkövetkezendő ciklusokban szerephez jutó tüszőket is. 23 Emelt szintű gyakorló feladatok A vércukorszint meghatározása „Régebben elterjedt volt a cukortűrési teszt, amely azt mutatta ki, hogy a szájon át adott szőlőcukortól mennyire nő meg a vér glükóz tartalma: ha 75 gramm szőlőcukor elfogyasztása után két órával a vércukorszint mennyisége eléri a 200 milligrammot deciliterenként, azaz 11,1 millimól/litert, cukorbaj áll fenn. Manapság az éhezési vércukortartalom mérését részesítik előnyben, amely cukorbetegek esetén deciliterenként 126 milligramm, azaz 7 millimól/liter. Összehasonlításul megemlítjük, hogy az egészséges ember vérében deciliterenként 70 és 110 milligramm (3,9 és 6,1 millimól/liter) szőlőcukor van.” Élet és Tudomány 2001/3., 996-997. oldal Az alábbi grafikonok közül az A jelzésű mutatja az egészséges ember vércukorszintjének (mg/dl) változását a cukortűrési teszt során. A szöveg és a grafikon adatai alapján számoljuk ki, hogy a cukortűrési próba során bevitt szőlőcukor hány százaléka jelenik meg a vérben ¼ órával a fogyasztást követően! A teljes vértérfogatot tekintsük 5 liternek.  A grafikon adatai alapján a cukor elfogyasztását követően a vércukorszint 100 mg/dl- ről 425 mg/dl-re nő, azaz deciliterenként 325 mg cukortöbblet jelenik meg a vérben.  A teljes vérmennyiségben ez 50 dl x 325 mg/dl = 16 250 mg cukor megjelenését jelenti, ami a bevitt mennyiségnek 16 250 / 75 000 = 0,2167-ed része, azaz 21,67 %-a. Mi az oka annak, hogy az előző kérdésre nem 100% a helyes válasz?  Még nem szívódott fel a teljes cukormennyiség,  a felszívódott cukor egy része már belépett a sejtekbe,  a felszívódott cukor egy része már raktározódott. 24 A vércukorszint változásai A grafikon egy kísérletsorozat eredményét mutatja. Az „A” esetben intravénásan (közvetlenül a vérbe), a „B” esetben a vékonybélbe juttattak azonos mennyiségű szőlőcukrot (glükózt). Ezt követően folyamatosan mérték a glükóz és az inzulin koncentrációit egy távolabbi nagy vénában. A grafikon tanulmányozása után válaszoljon a kérdésekre! A fölső grafikon vízszintes tengelyének beosztása megegyezik az alsó grafikonéval. A mértékegységben ml = cm3. Milyen magyarázat adható arra, hogy a glükóz-szint (az első hatvan percben) eltérő mértékben változott a két kísérletben? A „B” esetben a bevitt glükóz egy részét glikogén formájában raktározta a máj, ill. elképzelhető, hogy a bevitt glükóz egy része nem szívódott fel. Számítsuk ki, hogy – átlagos vértérfogatot feltételezve – összesen hány gramm glükóz keringett a kísérleti személy vérében a kísérlet megkezdése előtt!  A grafikon adataiból következik, hogy 80 mg cukor van 100 ml, azaz 0,1 liter vérben,  akkor 5 literben 80 x 50 = 4000 mg, azaz 4 g. Számoljuk ki, hogy kb. hány gramm glükózt juttattak intravénásan a kísérleti személy vérébe!  340 mg – 80 mg = 260 mg -ot 100 ml-be,  ami 5000 ml-re 50 x 260 = 13 000 mg = 13 grammot. 120 perccel a kísérletek megkezdése után mindkét esetben hipoglikémia jelentkezett, azaz a kísérleti személyek vércukorszintje a normális érték alá süllyedt, mivel a hirtelen megemelkedő inzulinszint miatt csökkent a vércukorszint, ill. a cukorbevitel megszűnt, az inzulintermelés a változást kis késéssel követte, ezért a glükózszint egy ideig a normális alá süllyedt. Az inzulinszint változása meglepően különbözött a kísérlet „A” és „B” részében. A kutatók később fölismerték, hogy a bélcsatornába került glükóz bizonyos bélhormonok képződését is fokozza, melyek a bélcsatorna falából szabadulnak fel a béltartalom hatására, és elsősorban az emésztés folyamatát irányítják. A fölszabaduló bélhormonok láthatóan serkentik az inzulintermelést, mert az inzulinszint sokkal erősebben emelkedett akkor, amikor a glükóz a bélbe jutott, mint az intravénás adagoláskor. 25 26 Megoldás 27 Megoldás 28 29 Megoldás 30 Megoldás 31 32 Megoldás 33 Megoldás 34 35 36 Megoldás 37