Đại cương về hệ nội tiết và hormon

Hoạt động cơ thể được điều hòa bởi hai hệ thống chủ yếu là: hệ thống thần kinh và hệ thống thể dịch. Hệ thống thể dịch điều hoà chức năng của cơ thể bao gồm điều hoà thể tích máu, các thành phần của máu và thể dịch như nồng độ các khí, ion và đặc biệt là nồìng độ các hormon, do đó hệ thống thể dịch còn được gọi là hệ thống nội tiết.

Chức năng của hệ nội tiết

Duy trì hằng định nội môi, bảo đảm môi trường cho hoạt động chuyển hóa tại tế bào.

Giúp cơ thể đáp ứng trong những trường hợp khẩn cấp như đói, nhiễm trùng, chấn thương, stress tâm lý.

Tác động trên sự  tăng trưởng.

Đảm bảo hoạt động sinh sản.

Định nghĩa và phân loại hormon

Định nghĩa

Hormon là những chất hóa học do một nhóm tế bào hoặc một tuyến nội tiết bài tiết vào máu rồi được máu đưa đến các tế bào hoặc các mô khác trong cơ thể và gây ra các tác dụng sinh lý tại đó.

Phân loại

Dựa vào nơi bài tiết và nơi tác dụng người ta phân thành hai nhóm hormon:

Hormon tại chỗ (local hormones)  là những hormon do một nhóm tế bào bài tiết vào máu và có tác dụng tại chỗ đặc hiệu trên các tế bào gần nơi bài tiết. Một số hormon tại chỗ như acetylcholine, secretin, cholecystokinin, histamin, prostaglandin.

Ví dụ:

Secretin do tế bào thành tá tràng bài tiết vào máu, có tác dụng kích thích tuyến tuỵ bài tiết dịch tuỵ loãng.

Histamin được bài tiết hầu hết các mô trong cơ thể đặc biệt mô da phổi, ruột. Histamin có tác dụng làm giãn mạch và tăng tính thấm của mao mạch.

Hormon chung (general hormones) là những hormon do tuyến nội tiết bài tiết và có tác dụng sinh lý trên các tế bào ở các tổ chức xa nơi bài tiết. Một số hormon có tác dụng lên hầu hết các tế bào của cơ thể như GH của tuyến yên, hormon tuyến giáp.

Một số hormon chỉ có tác dụng đặc hiệu trên một số mô hoặc một cơ quan nào đó như ACTH, TSH, FSH, LH...của tuyến yên. Những mô hoặc cơ quan chịu tác dụng của các hormon này được gọi là mô đích hay cơ quan đích.

Các hormon của tuyến nội tiết chính là:

Vùng dưới đồi: bài tiết các hormon giải phóng và ức chế, hai hormon được bài tiết bởi nhân trên thị và nhân cạnh não thất là ADH (vasopressin) và oxytocin được chứa ở thuỳ sau tuyến yên.

Tuyến yên: thuỳ trước bài tiết GH, ACTH, TSH, FSH, LH, Prolactin.

Tuyến giáp: bài tiết T3, T4 và Calcitonin.

Tuyến cận giáp: bài tiết parathormon  (PTH).

Tuyến tuỵ nội tiết: bài tiết insulin, glucagon, somatostatin.

Tuyến thượng thận: Vỏ thượng thận bài tiết cortisol, aldosteron và androgen.

Tuỷ thượng thận bài tiết adrenalin và noradrenalin.

Tuyến buồng trứng: bài tiết estrogen và progesteron

Tuyến tinh hoàn: bài tiết testosteron.

Rau thai: bài tiết HCG, estrogen, progesteron, HCS, relaxin.

Bản chất hóa học của hormon

Có 3 loại cơ bản.

Hormon steroid: là những hormon có cấu trúc hoá họüc giống cholesterol và hầu hết được tổng hợp từ cholesterol như hormon vỏ thượng thận, tinh hoàn, buồng trứng và rau thai.

Hormon dẫn xuất từ acid amin là tyrosine: hormon của tuyến giáp (T3, T4), hormon của tủy thượng thận (adrenalin và noradrenalin).

Hormon peptid: đa số những hormon còn lại thuộc nhóm này như hormon vùng dưới đồi, hormon tiền yên, hormon tuyến cận giáp, hormon tuỵ nội tiết.

Ngoài ra còn có hormon dạng eicosanoid: các hormon địa phương, mới được khám phá gần đây, như prostaglandin, leucotrien.

Cơ chế tác dụng của hormon

Chất tiếp nhận (Receptor)

Khi đến tế bào đích, hormon thường không tác dụng trực tiếp vào cấu trúc trong tế bào mà thường kết hợp với chất tiếp nhận ở bề mặt hoặc bên trong màng tế bào hoặc trong nhân tế bào đích. Phức hợp hormon-receptor sẽ thúc đẩy một chuỗi phản ứng hoá học trong tế bào, những phản ứng sau bao giờ cũng mạnh hơn phản ứng trước nên chỉ những kích thích ban đầu dù rất nhỏ của hormon cũng đủ gây hiệu quả cuối cùng rất lớn.

Các chất tiếp nhận hormon là những phân tử protein có trọng lượng phân tử lớn, mỗi tế bào đích có khoảng 2000-100.000 receptor. Mỗi receptor đặc hiệu cho một loại hormon, chính điều này quyết định tác dụng đặc hiệu của hormon lên mô đích.

Số lượng receptor ở tế bào đích có thể thay đổi từng ngày thậm chí từng phút vì các phân tử protein receptor tự nó có thể bị bất hoạt hoặc bị phá huỷ, nhưng rồi có thể được hoạt hoá trở lại hoặc được tổng hợp các phân tử mới trong tế bào. Số lượng receptor tại mô đích tỉ lệ nghịch với lượng hormon trong máu. Điều này giúp điều hoà  hoạt động của tế bào.

Cơ chế tác dụng chủ yếu của hormon

Tuỳ theo bản chất hoá học của hormon mà vị trí gắn của hormon với receptor sẽ xảy ra ở trên màng, trong bào tương hoặc trong nhân. Do đó chúng sẽ có những cơ chế tác động khác nhau trên tế bào đích.

Cơ chế tác dụng lên sự hình thành AMP vòng (hình):

Các hormon dạng peptid và catecholamine là những hormon có trọng lượng phân tử lớn, không hòa tan trong mỡ, không qua được màng tế bào, được tiếp nhận vào tế bào bởi những receptor đặc hiệu nằm trên bề mặt tế bào.

Phức hợp hormon-receptor sẽ hoạt hóa men adenylcyclase nằm trên màng tế bào, men này xúc tác phản ứng chuyển ATP (adenosine triphosphate) thành AMP vòng (AMPv: cyclic 3’- 5’ adenosine monophosphate) trong bào tương, tiếp đó AMPv sẽ hoạt hóa một chuỗi các men khác trong tế bào theo kiểu dây chuyền, dẫn đến những thay đổi sinh lý đặc hiệu tại tế bào đích như sinh tổng hợp các chất, thay đổi tính thấm màng tế bào, co hoặc dãn cơ...

Đáp ứng AMP vòng xảy ra tại tế bào đích phụ thuộc vào thành phần cấu trúc trong tế bào hay hệ thống men có trong tế bào đích. Mỗi tế bào có những hệ thống men khác nhau nên tác dụng của hormon gây ra tại tế bào đích là không giống nhau.

Sau khi gây ra tác dụng sinh lý trên tế bào đích, AMP vòng bị bất hoạt trở thành 5’AMP dưới tác dụng của men phosphodiesterase có trong bào tương tế bào đích.

Như vậy, chính AMP vòng mới gây ra tất cả tác dụng của hormon trong tế bào nên hormon được xem là chất truyền tin thứ 1 và AMPv là chất truyền tin thứ 2.

Một số hormon lại không sử  dụng AMPv như chất thông tin thứ 2, mà thay vào đó là GMPv, ion canxi, inositol triphosphate, diacyl glycerol... và cũng gây một loạt tác dụng trong tế bào tương tự  AMPv.

Cơ chế tác dụng lên quá trình tổng hợp proteine (hình):

Hormon dạng steroid và hormon tuyến giáp có trọng lượng phân tử nhỏ, hòa tan trong mỡ, có thể khuếch tán qua màng tế bào, rồi kết hợp với các receptor đặc hiệu trong bào tương hoặc trong nhân.

Phức hợp này đi vào trong nhân tác động lên DNA của nhiễm sắc thể, tăng quá trình sao chép đặc hiệu của gen dẫn đến tăng RNA thông tin (mRNA ). Các ARN thông tin này sẽ đi ra bào tương và thúc đẩy quá trình dịch mã tại ribosome để tạo những protein mới, những protein được hình thành từ RNA thông tin này tạo nên những đáp ứng sinh lý.

Kiểu tác dụng này thường xuất hiện chậm nhưng lại tác dụng kéo dài, trái ngược với tác dụng xảy ra tức khắc của các hormon tác dụng qua sự hình thành AMP vòng.

Hình: Tác dụng trên sự hình thành AMPv (trái), trên sự tổng hợp protein (phải).

Điều hòa bài tiết hormon

Các hormon được bài tiết theo cơ chế điều khiển từ tuyến chỉ huy đến tuyến đích và theo cơ chế điều hoà ngược từ tuyến đích đến tuyến chỉ huy. Đây là cơ chế điều hoà chủ yếu để duy trì nồng độ hormon luôn hằng định, và thích ứng được với hoạt động của cơ thể và sự thay đổi của môi trường, phần lớn các hormon được bài tiết theo cơ chế điều khiển ngược. Ngoài ra, sự bài tiết hormon còn được điều hoà theo nhịp sinh học và qua một số chất truyền đạt thần kinh. Tuy nhiên cơ chế điều hoà ngược vẫn là cơ chế chủ yếu, nhanh và nhạy.

Điều hòa ngược âm tính

Khi nồng độ hormon tuyến đích tăng, thì chính hormon đó tác dụng ngược trở lại vùng dưới đồi và tuyến yên, làm giảm sự bài tiết các hormon tương ứng phía trên. Ngược lại, khi nồng độ hormon tuyến đích giảm sẽ kích thích vùng dưới đồi và tuyến yên để tăng cường bài tiết các hormon tương ứng của nó.

Cơ chế điều hòa ngược được thực hiện bằng 3 con đường:

Long- feedback: ngược dòng dài, từ tuyến đích theo đường máu trở về tuyến yên và vùng dưới đồi

Short -feedback: ngược dòng ngắn, từ tuyến yên ngược trở lại vùng dưới đồi

Ultra short -feedback: ngược dòng cực ngắn, điều hoà trong nội bộ vùng dưới đồi và ức chế bài tiết hormon tương ứng ở tuyến yên (các IRH).

Điều hoà ngược âm tính là kiểu thường gặp nhằm duy trì nồng độ hormon trong giới hạn bình thường (Sơ đồ).

Điều hòa ngược dương tính 

Ởí vài trường hợp, nồng độ hormon tuyến đích tăng, gây tăng bài tiết horrmon tuyến chỉ huy. Cơ chế này ít xảy ra, chỉ liên quan đến bảo vệ cơ thể, như chống stress, chống lạnh hoặc gây phóng noãn. Cơ chế này rất cần thiết vì thường liên quan đến những hiện tượng mang tính sống còn của cơ thể. Tuy nhiên kiểu điều hoà này chỉ xảy ra một thời gian ngắn, sau đó sẽ chuyển sang điều hoà ngược âm tính thông thường.

Sơ đồ: Tóm tắt cơ chế điều hòa ngược.