Biologie-Kennis.nl

 

Endocrien en neuron systemen treden afzonderlijk en gezamenlijk in het reguleren van dierlijke fysiologie.

Onze discussie op dit punt heeft zich gericht op de structuur van de hormonen en de organisatie van hormoon trajecten. We zullen nu nagaan hoe de signalen van het zenuwstelsel leiden tot het reguleren endocriene signalering. We zullen beginnen met voorbeelden uit de ongewervelde dieren en vervolgens overgaan naar de gewervelde hersenen en het endocriene systeem.

Coördinatie van endocriene en het zenuwstelsel in Ongewervelden

Bij alle dieren, behalve de simpelste ongewervelde dieren, zijn het endocriene en het zenuwstelsel geïntegreerd in de regulering van voortplanting en ontwikkeling. In de zeeslak Aplysia, zijn er bijvoorbeeld gespecialiseerde zenuwcellen die ei-hormoon uitscheiden, dat het dier stimuleert om duizenden eieren te leggen leggen. Dit neurohormoon verbetert verder de zee slak zijn reproductief succes door remming van voedselopname en locomotie, activiteiten die eieren leggen zouden kunnen verstoren. Om neurohormoon functie te verkennen in insecten, keren we terug naar het voorbeeld van de rups in het overzicht hiervoor. Voordat hormonen de metamorfose van de rups stimuleren van een larve tot volwassen vlinder, regelen zij de ontwikkeling van een pas uitgekomen ei larve tot de volgroeide larve. Tijdens de ontwikkeling, groeit de larve in fasen. Omdat haar exoskelet  niet kan rekken, moet de larve periodiek ruien, het afstoten van de oude exoskelet en afscheiden van een nieuwe.
De signalen dat directe vervelling en metamorfose bij insecten veroorzaakt is afkomstig vanuit de hersenen. Daar produceren neurosecretorische cellen een prothoracicotropic hormoon (PTTH), een peptide neurohormoon. In antwoord op PTTH, produceren de prothoracale klieren, een paar van endocriene klieren vlak achter de hersenen, ecdyson. Ecdyson bevordert elke opeenvolgende fase, evenals de metamorfose van de rups in een vlinder tijdens de uiteindelijke vervelling. Omdat ecdyson zowel vervelling en metamorfose veroorzaakt, ga je je afvragen: wat bepaalt dan wanneer de metamorfose plaats vindt? Het antwoord is gevonden in een paar kleine endocriene klieren vlak achter de hersenen. Genaamd de corpora allata (enkelvoud, corpus allatum), ze scheiden het derde signaalmolecuul uit, juveniel hormoon. Zoals de naam al doet vermoeden, een van de vele functies van juveniel hormoon is het handhaven van larvale (jeugdige) eigenschappen.
Juveniel hormoon beïnvloedt de ontwikkeling indirect door het moduleren van de activiteit van ecdyson. In aanwezigheid van hoge niveaus van juveniel hormoon, stimuleert ecdyson het vervellen dat resulteert in een grotere larve. Aan het einde van het larvestadium, wordt het niveau van juveniel hormoon minder. Wanneer het juveniel hormoon laag is,  produceert de ecdyson-geïnduceerde fase een cocon, of popstadium vorm,  waarbinnen metamorfose plaatsvindt.
Kennis van insecten neurohormoon en hormonale signalen heeft een belangrijke agrarische toepassingen. Bijvoorbeeld, zijn synthetische versies van juveniel hormoon gebruikt als biologische bestrijdings methode om te voorkomen dat insecten rijpen en volwassenen worden.

Coördinatie van endocriene en zenuwstelsel bij gewervelde dieren

Bij gewervelde dieren, speelt de hypothalamus een centrale rol bij de integratie van het endocriene en het zenuwstelsel. Een van de endocriene klieren in de hersenen , de hypothalamus ontvangt informatie van de zenuwen in het lichaam en uit andere delen van de hersenen. In antwoord daarop initieert zij een endocrien signaal passend bij de milieuomstandigheden. In veel gewervelde dieren,  geven de zenuwen de signalen van zintuiglijke informatie door aan de hypothalamus, dit gaat over seizoensgebonden veranderingen en de beschikbaarheid van een partner. De hypothalamus op zijn beurt regelt de vrijlating van de reproductieve hormonen die nodig zijn voor de reproductie. Signalen uit de hypothalamus reizen naar de hypofyse, een klier aan de basis. De hypofyse heeft ongeveer de grootte en de vorm van een lima boon, de hypofyse heeft discrete achterste en voorste delen (lobben), wat eigenlijk twee klieren zijn, de achterste hypofyse en de voorste hypofyse. Deze klieren zijn in eerste instantie ontwikkeld in verschillende regio's van het embryo. Hoewel ze samensmelten in latere ontwikkeling, zijn hun functies te onderscheiden.
De achterste hypofyse, of neurohypofyse, is een uitbreiding van de hypothalamus dat neerwaarts groeit in de richting van de mond tijdens de embryonale ontwikkeling. De hypofyseachterkwab slaat hormonen op en scheidt twee hormonen uit die door de hypothalamus gemaakt zijn. De hypofysevoorkwab, of adenohypophysis, ontwikkelt zich uit een plooi van het weefsel op het dak van de embryonale mond, dit weefsel groeit omhoog naar de hersenen en verliest uiteindelijk zijn verbinding met de mond. Hormonen die door de hypothalamus afgescheiden worden reguleren de afscheiding van hormonen door de hypofyse. Onder de controle van de hypothalamus, produceren de hypofyse en hypofyseachterkwab een reeks van hormonen die centraal staan voor endocriene signalering door het hele lichaam. We zullen de achterste hypofyse, die twee hormonen afscheid eerst te onderzoeken.

Achterste hypofysehormonen

De hypofyse zorgt voor twee neurohormonen, oxytocine en antidiuretisch hormoon (ADH). Die Gesynthetiseerd zijn in de hypothalamus, deze hormonen reizen langs de lange axonen van neuronen naar de hypofyse. Daar worden ze opgeslagen en worden ze vrijgegeven als dat nodig is. Een functie van oxytocine in zoogdieren is het reguleren van het vrijgeven van melk tijdens de geboorteperiode; deze functie wordt gemedieerd door een eenvoudige neurohormoon route. In dergelijke trajecten, kan een prikkel ontvangen door een sensorisch neuron een neurosecretorische cel stimuleren. De neurosecretorische cel scheidt dan een neurohormoon uit, die zich  verspreidt in de bloedbaan en vandaar reist naar target cellen. In het geval van de oxytocine route, is de aanvankelijke stimulans het kind zogen. Stimulatie van sensorische zenuwcellen in de tepels genereert signalen in het zenuwstelsel die de hypothalamus bereiken. Een zenuwimpuls van de hypothalamus activeert vervolgens de aanmaak van oxytocine uit de hypofyse. In reactie op de circulerende oxytocine, scheiden de borstklieren melk uit. De oxytocine route die de borstklier reguleert geeft een voorbeeld van een positief feedback-mechanisme. In tegenstelling tot de negatieve feedback, die een prikkel dempt, versterkt positieve feedback een stimulus, wat leidt tot een nog grotere respons. Zo stimuleert oxytocine melk vrijlating, wat leidt tot meer zogen en dus meer stimulatie. Activering van de route wordt volgehouden totdat de baby stopt met zogen.
Oxytocine heeft een aantal extra taken in verband met de voortplanting. Als zoogdieren bevallen, zorgt het dat target cellen in de baarmoeder spieren samentrekken. Deze route, wordt ook gekenmerkt door positieve feedback-regelgeving, zodanig dat zij het geboorteproces naar de voltooiing brengen, Oxytocine werkt ook bij het reguleren van de stemming en seksuele opwinding bij zowel mannen als vrouwen.
Het tweede hormoon vrijgegeven door de hypofyse, antidiuretisch hormoon (ADH), of vasopressine, helpt bij het reguleren van bloed osmolariteit. ADH is een van de vele hormonen die de nierfunctie regelen. In het bijzonder, verhoogt ADH het vasthouden van water in de nieren, en dus het verminderen van de urine volume.

Hypofysevoorkwab Hormonen

De hypofysevoorkwab synthetiseert en scheidt verschillende hormonen uit en is daarbij zelf geregeld door hormonen die door de hypothalamus uitgescheiden worden. Elk hypothalamus hormoon is ofwel een vrijgevings hormoon of een remmende hormoon, waarmee zijn rol bij de bevordering ,inhibitie of vrijgave van een of meer specifieke hormonen door de hypofyse wordt geuit. Thyrotropine-releasing hormoon (TRH), is een product van de hypothalamus, deze stimuleert de hypofyse tot het afscheiden van thyrotropine, ook wel bekend als een schildklier-stimulerend hormoon (TSH). Elk hypofyse hormoon wordt bestuurd door ten minste een vrijlatings hormoon. Sommigen hebben zowel een vrijlatings hormoon en een remmende hormoon.
De hypothalamus release en remmende hormonen worden afgescheiden in de buurt van haarvaten aan de voet van de hypothalamus. De haarvaten voeren de hormonen af in korte bloedvaten, de zogenaamde portal vaten, die verdelen in een tweede capillaire bed in de hypofysevoorkwab. Op deze manier, hebben de releasing en remmende hormonen hebben directe toegang tot de klier ze de controleren.

Hormoon Cascade Pathways

Sets van hormonen uit de hypothalamus, de hypofyse, en doel endocriene klieren zijn vaak georganiseerd in een hormoon Cascade route. Signalen naar de hersenen stimuleren de hypothalamus om een hormoon af te scheiden dat op zijn beurt, ofwel stimuleert, of de vrijzetting van een bepaalde hypofysevoorkwab hormoon remt. Het hypofysevoorkwab hormoon werkt op doelwit endocrien weefsel, het stimuleerd de secretie van nog een ander hormoon dat systemische metabolische of effecten op de ontwikkeling uitoefent. Om meer te leren hoe een hormoon cascade pad werkt, kijken we eens naar activering van de schildklier bij een kind dat wordt blootgesteld aan kou. Wanneer bij een jong kind de lichaamstemperatuur daalt, scheidt de hypothalamus TRH af. TRH richt zich op de hypofyse, die reageert door het afscheiden TSH. TSH werkt op de schildklier om de release van schildklierhormoon te stimuleren. Als het zich ophoopt, verhoogt het schildklierhormoon de stofwisseling, het zorgt voor het vrijgeven van thermische energie die de lichaamstemperatuur verhoogt. Net zoals eenvoudige hormoon trajecten, bestaan hormonale cascade trajecten Meestal uit negatieve feedback. In het geval van de schildklierhormoon route, verricht het schildklierhormoon zelf negatieve feedback. Dit Omdat schildklierhormoon TSH vrijlating uit de hypofysevoorkwab blokkeerd en TRH vrijlating uit de hypothalamus, de negatieve feedback-lus voorkomt overproductie van het schildklierhormoon. Het hormoon cascade route brengt een self-limiterend antwoord op de oorspronkelijke stimulus in de doelcellen.

Trofische  Hormonen

TSH is een voorbeeld van een trofisch hormoon-een hormoon dat de functie van endocriene cellen of klieren regelt. Drie andere hypofysevoorkwab hormonen werken hoofdzakelijk of uitsluitend als trofische hormonen: follikel-stimulerend hormoon (FSH), luteïniserend hormoon (LH) en adrenocorticotroop hormoon (ACTH). FSH en LH stimuleren de activiteiten van de mannelijke en vrouwelijke geslachtsklieren, de testes en eierstokken. Om deze reden, zijn FSH en LH ook bekend als gonadotrofinen. ACTH stimuleert de productie en secretie van steroïdhormonen door de bijnierschors.

Nontropic Hormonen

Twee belangrijke hormonen van de hypofysevoorkwab haar doel nonendocrine weefsels zijn nontropic. Ze zijn prolactine en melanocyt-stimulerend hormoon (MSH).
Prolactine (PRL) is opmerkelijk voor de diversiteit van de effecten onder de gewervelde soorten. Prolactine stimuleert borstklier groei en melk synthese in zoogdieren, reguleert de vetstofwisseling en voortplanting bij vogels, vertragingen van metamorfose bij amfibieën, en reguleert zout en waterhuishouding in zoet water vissen. Deze gevarieerde rollen suggereren dat prolactine een oud hormoon is met functies die zich hebben gediversifieerd tijdens de evolutie van de gewervelde groepen.
Melanocyt-stimulerend hormoon (MSH) regelt de activiteit van pigment-bevattende cellen in de huid van sommige amfibieën (evenals vissen en reptielen). Bij zoogdieren, schijnt MSH te werken op neuronen in de hersenen, zodoende helpt het bij het remmen van de honger.

Groeihormoon

Groeihormoon (GH),wordt uitgescheiden door de hypofyse, en stimuleert de groei door middel van trofische en nontropic effecten. Een belangrijke doelstelling, de lever, reageert op GH door het vrijgeven van insuline-achtige groeifactoren (IGF), die in het bloed circuleren en rechtstreeks bot en kraakbeen groei stimuleren. (IGF's lijken ook belangrijke rol te spelen in de vergrijzing in vele diersoorten.) In afwezigheid van GH, stopt het skelet van een onvolwassen dier met groeien. GH oefent ook diverse metabole effecten uit die de neiging hebben om de bloedsuikerspiegel te verhogen, dus geeft dit een tegen effect van insuline. Abnormale productie van GH bij mensen kan leiden tot verschillende aandoeningen, afhankelijk van wanneer het probleem zich voordoet en of het om hypersecretie gaat (te veel) of hyposecretion (te weinig). Hypersecretie van GH tijdens de kinderjaren kan leiden tot reuzengroei, waarin de persoon ongewoon lang groeit als 2,4 meter-hoewel lichaamsverhoudingen relatief normaal blijven. Overmatige GH productie tijdens de volwassenheid stimuleert benige groei in de weefsels die nog reageren op het hormoon. Omdat de resterende target cellen voornamelijk in het gezicht, handen en voeten zijn, is het resultaat een overmatige groei van  extremiteiten, dit noemen we acromegalie (van het Griekse Acros, extreme, en mega groot).
Hyposecretion van GH in de kindertijd vertraagt lange botgroei en kan leiden tot hypofysaire dwerggroei. Personen met deze stoornis zijn voor het grootste deel goed geproportioneerd maar hebben over het algemeen een hoogte van slechts ongeveer 1,2 m. Als de diagnose vóór de puberteit wordt gesteld, kan hypofysaire dwerggroei succesvol worden behandeld met menselijk groeihormoon.