Hoofdstuk 11 Hormonale controle
Sectie A Algemene karakteristieken van hormonen en hormonale regulatiesystemen
11.1 Hormonen en endocriene klieren
Exocriene klieren scheiden hun producten uit in een kanaal, waarvan deze het lichaam
verlaten (als zweet) of in de lumen (holte) van een ander orgaan komen. Endocriene klieren
hebben geen kanaal en scheiden hun hormonen af in het bloed.
Het endocriene systeem onderscheidt zich van de meeste andere orgaansystemen in het
lichaam, omdat verschillende componenten anatomisch niet verbonden zijn. Echter, ze
vormen wel een systeem in functionele zinnen.
11.2 Hormonale structuren en synthese
Hormonen zijn op te delen in drie structurele klassen:
1. Amines: afgeleid van het aminozuur tyrosine.
Thyroïde hormonen (thyroïde/schildklier)
Catecholamines: epinephrine en norephineprine (adrenal medulla of bijniermerg)
Dopamine (hypothalamus)
Er zijn twee bijnierklieren, één boven elke nier. Elke bijnierklier bestaat uit een binnenste
bijniermerg die amine hormonen uitscheidt, en eromheen de bijniercortex (adrenale cortex)
die steroïde hormonen uitscheiden. In mensen is de uitscheiding van epinephrine vier keer
zo groot als die van norepinephrine. Dit komt omdat de bijniermerg grote hoeveelheden
enzym PNMT heeft. Dit enzym katalyseert de reactie die norephineprine omzet in
epinephrine.
2. Peptiden en eiwitten: worden vaak gesynthetiseerd op de ribosomen van endocriene
cellen als grotere moleculen, genaamd preprohormonen, die daarna worden geknipt tot
prohormonen door proteolytische enzymen in het endoplasmatisch reticulum. Het
prohormoon wordt daarna verpakt in vesikels door het Golgi apparaat. De peptiden die ook
ontstaan in de vesikels kunnen ook hormonale effecten hebben. Bijvoorbeeld de afgifte van
insuline met C-peptide.
3. Steroïden (ringstructuur): worden voornamelijk geproduceerd door de adrenale cortex, de
gonaden en door placenta tijdens zwangerschap. Vitamine D wordt enzymatisch omgezet in
de lever en nieren tot het biologisch actieve steroïde hormoon calcitriol.
Synthese: in de gonaden en de bijniercortex worden hormoonproducerende cellen
gestimuleerd door de binding van hypofysehormonen aan de receptor van het
plasmamembraan. Deze receptoren zijn gebonden aan Gs eiwitten die adenylyl
cyclase en cAMP productie activeren. Door cAMP wordt eiwitkinase A geactiveerd,
waardoor verscheidene intracellulaire eiwitten worden gefosforyleerd.
Alle steroïde hormonen worden gemaakt uit cholesterol. Het uiteindelijke
hormoontype hangt af van de celtype en de hoeveelheden enzymen die ze bevatten.
Steroïde hormonen kunnen niet worden opgeslagen in het cytosol in
membraangebonden vesikels, omdat de lipofiele aard van steroïden ervoor zorgt dat
ze vrij kunnen diffunderen door lipide bilagen. Als gevolg diffunderen steroïde
hormonen door het plasmamembraan in de circulatie. Door hun lipide aard zijn
, steroïde hormonen niet goed oplosbaar in bloed. Daarom is de meerderheid van
steroïde hormonen reversibel gebonden aan dragereiwitten.
Hormonen van de adrenale cortex:
Aldosteron: ook bekend als mineralocorticoïde door zijn effecten op zoutbalans,
vooral de nieren. De productie van aldosteron wordt gereguleerd door een ander
hormoon genaamd angiotensin II.
Cortisol en corticosteron: heten ook wel glucocorticoïden door hun belangrijke
effecten op het metabolisme van glucose en andere belangrijke organische
voedingsstoffen. Cortisol is de dominante van de twee en regelt ook de faciliteit van
lichaamsreacties op stress en regulatie van het immuunsysteem.
Dehydro-epiandrosteron en androsteendion: ook bekend als androgenen (hier valt
testosteron ook onder). Androgenen hebben vergelijkbare reacties als testosteron,
alleen minder krachtig en zijn weinig van fysiologisch belang in een volwassen man.
Echter, ze spelen wel een rol in een volwassen vrouw en in beide geslachten bij de
foetus en puberteit.
Hormonen van adrenale cortex
De adrenale cortex bestaat uit drie verschillende klieren (buiten naar binnen):
Zona glomerulosa: synthese en uitscheiden aldosteron, maar geen andere
belangrijke adrenocorticale hormonen.
Zona fasciculate: uitscheiding cortisol en kleine hoeveelheden androgeen
Zona reticularis: uitscheiding androgeen en kleine hoeveelheden cortisol
In bepaalde ziektes kan de adrenale cortex toegenomen of afgenomen hoeveelheden
steroïden uitscheiden. Bijvoorbeeld bij congenital adrenal hyperplasia (CAH) is er een
overmaat adrenale androgeenproductie wat leidt tot virilisatie van de genitaliën van
vrouwelijke foetussen. Bij zulke foetussen is het moeilijk vast te stellen of hij/zij fenotypisch
vrouw of man is.
Hormonen van gonaden
De testes en ovaria bevatten enzymen in de androgene pathway die leiden tot
androsteendion. Bovendien bevatten endocriene cellen in de testes een hoge concentratie
van het enzym die androsteendion omzet naar testosteron. Testosteron is daarom het
predominante androgeen in een man. De ovaria endocriene cellen synthetiseren de
vrouwelijke geslachtshormonen; oestrogenen. Estradiol is het predominante oestrogeen in
een vrouw. Alleen de ovaria endocriene cellen hebben een hoge concentratie van het enzym
aromatase, die de omzetting van androgenen naar oestrogenen katalyseert.
Kleine hoeveelheden van testosteron kunnen diffunderen uit de ovaria endocriene cellen en
kleine hoeveelheden van estradiol kunnen worden geproduceerd van de testosteron in de
testes. Deze kunnen nog verder worden omgezet in andere organen.
De belangrijkste mannelijke en vrouwelijke hormonen zijn niet specifiek, maar de ratio’s
waarin ze voorkomen zijn verschillend bij man en vrouw.
Tot slot kunnen de endocriene cellen van de corpus luteum progesteron produceren. Dit
steroïde is kritisch voor de baarmoederrijping tijdens de menstruatiecyclus en zwangerschap.
Progesteron wordt ook gesynthetiseerd in de placenta van zwangere vrouwen, in bepaalde
, hersencellen en in de adrenale cortex van mannen en vrouwen. Andere functies: water- en
ionbalans, regulatie van synaptische activiteit geassocieerd met humeur, geheugen en
andere hersenactiviteiten en immuunfunctie.
11.3 Hormoontransport in het bloed
De totale hormoonconcentratie in het plasma is de som van de vrije en gebonden hormonen.
Echter, alleen de vrije hormonen kunnen diffunderen uit de capillairen en hun targetcellen
bereiken. Daarom is de concentratie van vrije hormonen biologisch belangrijker dan de
concentratie van het totale hormoon, die voor het grootste deel gebonden zal zijn.
Chemische klasse Dominante vorm in Locatie Snelheid van
plasma receptoren excretie/metabolism
e
Peptiden en Vrij (ongebonden) Plasmamembraa Snel (minuten)
catecholamines n
Steroïde en Eiwitgebonden Intracellulair Langzaam (uren tot
thyroïde hormonen dagen)
11.4 Hormoonmetabolisme en excretie
Eenmaal een hormoon gesynthetiseerd is, afgegeven aan het bloed en gereageerd heeft
met het targetweefsel, gaat de concentratie van het hormoon in het bloed meestal terug naar
normaal.
De concentratie van een hormoon in het bloed hangt af van de:
Snelheid van secretie door de endocriene klier.
Snelheid van verwijdering uit het bloed: door excretie of metabolische transformatie.
De nieren en lever zijn de belangrijkste organen die hormonen metaboliseren of uitscheiden.
Soms kan een hormoon ook gemetaboliseerd worden door de cellen waarop het effect op
heeft. Bovendien breken enzymen in het bloed en weefsel catecholamines en
peptidehormonen snel af. Deze hormonen blijven daarom heel kort in het bloed (minuten tot
uur). Daarentegen, worden eiwitgebonden hormonen beschermd van excretie of
metabolisme door enzymen zolang ze gebonden zijn. Dus steroïde en thyroïde hormonen
kunnen uren tot dagen in het bloed blijven.
In sommige gevallen kan het metabolisme van een hormoon, het hormoon ook activeren in
plaats van inactiveren. In andere woorden: het uitgescheiden hormoon is relatief inactief
totdat het metabolisme dit verandert. Bijvoorbeeld thyroxine.
11.5 Mechanismen van hormoonwerking
Hormoonreceptoren
Omdat hormonen worden getransporteerd in het bloed, kunnen ze alle weefsels bereiken.
Daarom is de reactie op een hormoon erg specifiek, alleen de targetcellen voor dat hormoon
zijn betrokken. Het vermogen om te reageren hangt af van de aanwezigheid van specifieke
receptoren voor die hormonen op of in die targetcellen.
Sectie A Algemene karakteristieken van hormonen en hormonale regulatiesystemen
11.1 Hormonen en endocriene klieren
Exocriene klieren scheiden hun producten uit in een kanaal, waarvan deze het lichaam
verlaten (als zweet) of in de lumen (holte) van een ander orgaan komen. Endocriene klieren
hebben geen kanaal en scheiden hun hormonen af in het bloed.
Het endocriene systeem onderscheidt zich van de meeste andere orgaansystemen in het
lichaam, omdat verschillende componenten anatomisch niet verbonden zijn. Echter, ze
vormen wel een systeem in functionele zinnen.
11.2 Hormonale structuren en synthese
Hormonen zijn op te delen in drie structurele klassen:
1. Amines: afgeleid van het aminozuur tyrosine.
Thyroïde hormonen (thyroïde/schildklier)
Catecholamines: epinephrine en norephineprine (adrenal medulla of bijniermerg)
Dopamine (hypothalamus)
Er zijn twee bijnierklieren, één boven elke nier. Elke bijnierklier bestaat uit een binnenste
bijniermerg die amine hormonen uitscheidt, en eromheen de bijniercortex (adrenale cortex)
die steroïde hormonen uitscheiden. In mensen is de uitscheiding van epinephrine vier keer
zo groot als die van norepinephrine. Dit komt omdat de bijniermerg grote hoeveelheden
enzym PNMT heeft. Dit enzym katalyseert de reactie die norephineprine omzet in
epinephrine.
2. Peptiden en eiwitten: worden vaak gesynthetiseerd op de ribosomen van endocriene
cellen als grotere moleculen, genaamd preprohormonen, die daarna worden geknipt tot
prohormonen door proteolytische enzymen in het endoplasmatisch reticulum. Het
prohormoon wordt daarna verpakt in vesikels door het Golgi apparaat. De peptiden die ook
ontstaan in de vesikels kunnen ook hormonale effecten hebben. Bijvoorbeeld de afgifte van
insuline met C-peptide.
3. Steroïden (ringstructuur): worden voornamelijk geproduceerd door de adrenale cortex, de
gonaden en door placenta tijdens zwangerschap. Vitamine D wordt enzymatisch omgezet in
de lever en nieren tot het biologisch actieve steroïde hormoon calcitriol.
Synthese: in de gonaden en de bijniercortex worden hormoonproducerende cellen
gestimuleerd door de binding van hypofysehormonen aan de receptor van het
plasmamembraan. Deze receptoren zijn gebonden aan Gs eiwitten die adenylyl
cyclase en cAMP productie activeren. Door cAMP wordt eiwitkinase A geactiveerd,
waardoor verscheidene intracellulaire eiwitten worden gefosforyleerd.
Alle steroïde hormonen worden gemaakt uit cholesterol. Het uiteindelijke
hormoontype hangt af van de celtype en de hoeveelheden enzymen die ze bevatten.
Steroïde hormonen kunnen niet worden opgeslagen in het cytosol in
membraangebonden vesikels, omdat de lipofiele aard van steroïden ervoor zorgt dat
ze vrij kunnen diffunderen door lipide bilagen. Als gevolg diffunderen steroïde
hormonen door het plasmamembraan in de circulatie. Door hun lipide aard zijn
, steroïde hormonen niet goed oplosbaar in bloed. Daarom is de meerderheid van
steroïde hormonen reversibel gebonden aan dragereiwitten.
Hormonen van de adrenale cortex:
Aldosteron: ook bekend als mineralocorticoïde door zijn effecten op zoutbalans,
vooral de nieren. De productie van aldosteron wordt gereguleerd door een ander
hormoon genaamd angiotensin II.
Cortisol en corticosteron: heten ook wel glucocorticoïden door hun belangrijke
effecten op het metabolisme van glucose en andere belangrijke organische
voedingsstoffen. Cortisol is de dominante van de twee en regelt ook de faciliteit van
lichaamsreacties op stress en regulatie van het immuunsysteem.
Dehydro-epiandrosteron en androsteendion: ook bekend als androgenen (hier valt
testosteron ook onder). Androgenen hebben vergelijkbare reacties als testosteron,
alleen minder krachtig en zijn weinig van fysiologisch belang in een volwassen man.
Echter, ze spelen wel een rol in een volwassen vrouw en in beide geslachten bij de
foetus en puberteit.
Hormonen van adrenale cortex
De adrenale cortex bestaat uit drie verschillende klieren (buiten naar binnen):
Zona glomerulosa: synthese en uitscheiden aldosteron, maar geen andere
belangrijke adrenocorticale hormonen.
Zona fasciculate: uitscheiding cortisol en kleine hoeveelheden androgeen
Zona reticularis: uitscheiding androgeen en kleine hoeveelheden cortisol
In bepaalde ziektes kan de adrenale cortex toegenomen of afgenomen hoeveelheden
steroïden uitscheiden. Bijvoorbeeld bij congenital adrenal hyperplasia (CAH) is er een
overmaat adrenale androgeenproductie wat leidt tot virilisatie van de genitaliën van
vrouwelijke foetussen. Bij zulke foetussen is het moeilijk vast te stellen of hij/zij fenotypisch
vrouw of man is.
Hormonen van gonaden
De testes en ovaria bevatten enzymen in de androgene pathway die leiden tot
androsteendion. Bovendien bevatten endocriene cellen in de testes een hoge concentratie
van het enzym die androsteendion omzet naar testosteron. Testosteron is daarom het
predominante androgeen in een man. De ovaria endocriene cellen synthetiseren de
vrouwelijke geslachtshormonen; oestrogenen. Estradiol is het predominante oestrogeen in
een vrouw. Alleen de ovaria endocriene cellen hebben een hoge concentratie van het enzym
aromatase, die de omzetting van androgenen naar oestrogenen katalyseert.
Kleine hoeveelheden van testosteron kunnen diffunderen uit de ovaria endocriene cellen en
kleine hoeveelheden van estradiol kunnen worden geproduceerd van de testosteron in de
testes. Deze kunnen nog verder worden omgezet in andere organen.
De belangrijkste mannelijke en vrouwelijke hormonen zijn niet specifiek, maar de ratio’s
waarin ze voorkomen zijn verschillend bij man en vrouw.
Tot slot kunnen de endocriene cellen van de corpus luteum progesteron produceren. Dit
steroïde is kritisch voor de baarmoederrijping tijdens de menstruatiecyclus en zwangerschap.
Progesteron wordt ook gesynthetiseerd in de placenta van zwangere vrouwen, in bepaalde
, hersencellen en in de adrenale cortex van mannen en vrouwen. Andere functies: water- en
ionbalans, regulatie van synaptische activiteit geassocieerd met humeur, geheugen en
andere hersenactiviteiten en immuunfunctie.
11.3 Hormoontransport in het bloed
De totale hormoonconcentratie in het plasma is de som van de vrije en gebonden hormonen.
Echter, alleen de vrije hormonen kunnen diffunderen uit de capillairen en hun targetcellen
bereiken. Daarom is de concentratie van vrije hormonen biologisch belangrijker dan de
concentratie van het totale hormoon, die voor het grootste deel gebonden zal zijn.
Chemische klasse Dominante vorm in Locatie Snelheid van
plasma receptoren excretie/metabolism
e
Peptiden en Vrij (ongebonden) Plasmamembraa Snel (minuten)
catecholamines n
Steroïde en Eiwitgebonden Intracellulair Langzaam (uren tot
thyroïde hormonen dagen)
11.4 Hormoonmetabolisme en excretie
Eenmaal een hormoon gesynthetiseerd is, afgegeven aan het bloed en gereageerd heeft
met het targetweefsel, gaat de concentratie van het hormoon in het bloed meestal terug naar
normaal.
De concentratie van een hormoon in het bloed hangt af van de:
Snelheid van secretie door de endocriene klier.
Snelheid van verwijdering uit het bloed: door excretie of metabolische transformatie.
De nieren en lever zijn de belangrijkste organen die hormonen metaboliseren of uitscheiden.
Soms kan een hormoon ook gemetaboliseerd worden door de cellen waarop het effect op
heeft. Bovendien breken enzymen in het bloed en weefsel catecholamines en
peptidehormonen snel af. Deze hormonen blijven daarom heel kort in het bloed (minuten tot
uur). Daarentegen, worden eiwitgebonden hormonen beschermd van excretie of
metabolisme door enzymen zolang ze gebonden zijn. Dus steroïde en thyroïde hormonen
kunnen uren tot dagen in het bloed blijven.
In sommige gevallen kan het metabolisme van een hormoon, het hormoon ook activeren in
plaats van inactiveren. In andere woorden: het uitgescheiden hormoon is relatief inactief
totdat het metabolisme dit verandert. Bijvoorbeeld thyroxine.
11.5 Mechanismen van hormoonwerking
Hormoonreceptoren
Omdat hormonen worden getransporteerd in het bloed, kunnen ze alle weefsels bereiken.
Daarom is de reactie op een hormoon erg specifiek, alleen de targetcellen voor dat hormoon
zijn betrokken. Het vermogen om te reageren hangt af van de aanwezigheid van specifieke
receptoren voor die hormonen op of in die targetcellen.
