Hormonit — kehon kemialliset viestinviejät, toiminta ja rauhaset
Hormonit — kehon kemialliset viestinviejät: opi hormonien toiminta, vaikutukset ja rauhasten roolit terveyden säätelyssä.
Hormonit ovat hormonijärjestelmän kemiallisia viestinviejiä. Hormonit ovat signaaleja, jotka yhdessä hermoston kanssa säätävät kehon sisäistä toimintaa. Jokaisessa monisoluisessa organismissa on hormoneja. Soluilla, jotka reagoivat tiettyyn hormoniin, on erityisiä reseptoreita kyseistä hormonia varten. Kun hormoni kiinnittyy reseptoriproteiiniin, käynnistyy signaalimekanismi. Solua tai kudosta, joka saa viestin, kutsutaan "kohteeksi". Hormonit vaikuttavat vain sellaisiin soluihin, joilla on oikeat reseptorit.
Monet erilaiset solut voivat lähettää viestin. On olemassa soluja, joiden pääasiallinen tehtävä on valmistaa hormoneja. Kun monia tällaisia soluja on yhdessä, niitä kutsutaan rauhasiksi. Rauhaset ovat soluryhmiä, jotka valmistavat jotakin ja vapauttavat sitä (siirtävät sen solun ulkopuolelle). Monet rauhaset tuottavat hormoneja.
"Endokriininen" tarkoittaa, että se erittyy suoraan vereen. Suurin osa sisäisistä eritteistä on peräisin hormonaalisista rauhasista. Vastakkainen sana on "eksokriininen", joka tarkoittaa erittymistä kanavan tai putken kautta. Joitakin hormoneja tuottavat eksokriiniset rauhaset, ja osa eksokriinisistä eritteistä vapautuu elimistön ulkopuolelle. Hikirauhaset ja sylkirauhaset ovat esimerkkejä eksokriinisistä rauhasista, joiden tuotteet vapautuvat kehon ulkopuolelle.
Hormoni löydettiin ensimmäisen kerran vuonna 1902. Hormoni oli sekretiini. Sanaa "hormoni" käytettiin ensimmäisen kerran vuonna 1905.
Miten hormonit vaikuttavat
Hormonit kulkevat yleensä verenkierrossa ja tavoittavat kohdesolut, joilla on niille sopivat reseptorit. Reseptorit voivat sijaita solukalvolla tai solun sisällä:
- Solukalvoreseptorit sitovat vesiliukoisia hormoneja (esim. insuliini, adrenaliini). Sitoutuminen käynnistää toisioviestejä ja nopeita solunsisäisiä vasteita.
- Intracellulaariset reseptorit sijaitsevat solun sisällä ja sitovat lipidiliukoisia hormoneja, kuten steroidihormoneja (esim. estrogeenit, testosteroni) ja kilpirauhashormoneja. Näiden hormonien vaikutukset ovat usein hitaampia ja liittyvät geenien säätelyyn.
Hormonien tyypit ja esimerkkejä
Hormonit voidaan jakaa kemiallisen rakenteen perusteella esimerkiksi seuraavasti:
- Pitkät ja lyhyet peptidit/proteiinit (esim. insuliini, kasvuhormoni, prolaktiini)
- Steroidi- ja rasvaperäiset hormonit (esim. kortisoli, aldosteroni, sukupuolihormonit)
- Aminojohdannaiset kuten adrenaliini ja kilpirauhashormonit (T3, T4)
Esimerkkejä tärkeistä hormoneista ja niiden tehtävistä: insuliini (verensokerin säätely), glukagoni (verensokerin nosto), tyroksiini (aineenvaihdunnan nopeus), adrenaliini (taistele tai pakene -reaktio), kortisoli (stressivaste), estrogeeni ja testosteroni (sukupuolitoiminnot, lisääntyminen).
Rauhaset, jotka tuottavat hormoneja
Tärkeitä endokriinirauhasia ihmisellä ovat muun muassa:
- Aivolisäke (hypofyysi) – säätelee monia muita rauhasia ja tuottaa mm. kasvuhormonin, prolaktiinin, ACTH:n, TSH:n.
- Kilpirauhanen – tuottaa tyroksiinia (T4) ja trijodityroniinia (T3), jotka säätelevät aineenvaihduntaa.
- Lisämunuaiset – kuori tuottaa kortikosteroideja (esim. kortisoli, aldosteroni), ydin adrenaliinia.
- Haima – Langerhansin saarekkeet tuottavat insuliinia ja glukagonia.
- Kivekset ja munasarjat (gonadit) – tuottavat sukupuolihormoneja (testosteroni, estrogeeni, progesteroni).
- Lisäksi käpyrauhanen, lisäkilpirauhaset ja istukka (raskauden aikana) erittävät hormoneja.
Signaalin laajuus ja tyypit
Hormonit voivat toimia eri tavoilla riippuen siitä, miten viesti lähetetään ja vastaanotetaan:
- Endokriininen – hormoni erittyy vereen ja vaikuttaa kaukana oleviin kohteisiin.
- Parakriininen – hormoni vaikuttaa lähellä oleviin soluihin (esim. paikalliset kasvutekijät).
- Autokriininen – solu reagoi itse tuottamaansa hormoniin.
- Neuroendokriininen – hermosolut vapauttavat hormoneja vereen (esim. hypotalamus ja aivolisäke).
Säätely ja palaute
Hormonituotantoa säätelee usein negatiivinen palautesäätely: kun tietyn hormonin tai sen vaikutuksen taso nousee, aivoissa tai muissa säätelykeskuksissa lähetetään signaali, joka vähentää hormonin tuotantoa. Joissakin järjestelmissä esiintyy myös positiivista palautetta (esim. estrogeenin nousu ennen ovulaatiota lisää luteinisoivan hormonin vapautumista).
Hormoneihin liittyvä lääketiede
Hormonien epätasapaino voi johtaa monenlaisiin sairauksiin: esimerkiksi diabetes liittyy insuliinin puutteeseen tai toimintahäiriöön, hypotyreoosi ja hypertyreoosi liittyvät kilpirauhasen toimintaan, Cushingin oireyhtymä liittyy liialliseen kortisolineritykseen ja Addisonin tauti kortisolivajeeseen. Myös lisääntymisterveyteen liittyvät häiriöt kuten PCOS ovat usein hormonaalisia.
Hormonien tasoja mitataan verikokein ja tarvittaessa virtsasta tai muista näytteistä. Hoidossa käytetään mm. hormonikorvaushoitoa (esim. kilpirauhashormonikorvaus, insuliini), hormonireseptoriagonisteja/antagonisteja, sekä lääkkeitä, jotka estävät hormonituotantoa tai -vaikutusta.
Käytännön huomiot
- Monien hormonien erittyminen on pulsatiivista (aallottelee) tai sidoksissa vuorokausirytmiin (esim. kortisolilla on päivärytmi).
- Jotkin hormonit kulkevat veressä kuljettajaproteiineihin sitoutuneina (esim. kilpirauhashormonit), mikä pidentää niiden puoliintumisaikaa.
- Hormonireseptorien herkkyys ja määrä kudoksissa vaikuttavat siihen, miten voimakkaasti hormoni vaikuttaa.
Yhteenvetona: hormonit ovat keskeisiä kehon säätelijöitä, jotka välittävät pitkäkestoisia ja laaja‑alaisia viestejä. Niiden tarkka tuotanto, vapautuminen, kuljetus ja vastaanotto mahdollistavat elintoimintojen hienosäädön niin kasvussa, aineenvaihdunnassa kuin lisääntymisessäkin.
Epinefriini-hormonin (adrenaliini) kemiallinen rakenne.
Toiminnot
Hormonit tekevät monia asioita. Ne säätelevät aineenvaihduntaa. Aineenvaihdunta on kemiallisia ja energiareaktioita, jotka tapahtuvat elävässä olennossa. Hormonit aiheuttavat solujen ja kokonaisten organismien kasvua ja kuolemaa. Hormonit myös käynnistävät ja säätelevät seksuaalista kehitystä. Esimerkiksi hormonit estrogeeni ja progesteroni saavat tytöt käymään läpi murrosiän. Hormonit auttavat pitämään elimistön homeostaasin yllä. Homeostaasilla tarkoitetaan elimistön sisäisen tilan, kuten lämpötilan, veden ja suolojen määrän sekä sokerin määrän pysymistä vakiona. Yhden rauhasen vapauttamat hormonit voivat myös käskeä muita rauhasia tuottamaan erilaisia hormoneja.
Hormonityypit
Useimmissa selkärankaisissa on neljänlaisia hormoneja. Ne ryhmitellään sen mukaan, mistä kemikaaleista ne on valmistettu.
- Steroidihormonit - näitä valmistetaan kolesterolista. Esimerkkejä steroidihormoneista ovat sukupuolihormonit estradioli ja testosteroni sekä stressihormoni kortisoli.
- Eikosanoidit: nämä ovat lipidihormoneja - hormoneja, jotka on valmistettu rasvoista. Nämä ovat enimmäkseen hormoneja, jotka lähettävät viestejä lähelle hormoneja valmistavaa solua.
- Aminohapoista johdettu. Melatoniini vaikuttaa aivoihin, ja tyroksiini vaikuttaa lähes kaikkiin kehon soluihin. Monet näistä hormoneista ovat välittäjäaineita, hormoneja, joita yksi hermosolu lähettää toiselle hermosolulle.
- Peptidit, polypeptidit ja proteiinit - pieniin peptidihormoneihin kuuluvat TRH ja vasopressiini. Peptidejä, jotka koostuvat kymmenistä tai sadoista aminohapoista, kutsutaan proteiineiksi. Esimerkkejä proteiinihormoneista ovat insuliini ja kasvuhormoni. Monimutkaisemmissa proteiinihormoneissa on hiilihydraattisivuketjuja, ja niitä kutsutaan glykoproteiinihormoneiksi. Luteinisoiva hormoni, follikkelia stimuloiva hormoni ja kilpirauhasta stimuloiva hormoni ovat esimerkkejä glykoproteiinihormoneista.
Hormonien säätely
Biologiassa säätely tarkoittaa jonkin asian hallintaa. Hormonien säätely tarkoittaa siis sitä, että kontrolloidaan sitä, kuinka paljon hormoneja valmistetaan ja vapautuu soluista.
Negatiivinen palaute
Hormonien säätely tapahtuu enimmäkseen negatiivisen palautteen avulla. Negatiivisessa palautteessa hormoni aiheuttaa vaikutuksen. Hormonia tuottavat solut havaitsevat tämän vaikutuksen ja sen tuotanto lakkaa.
Hyvä esimerkki negatiivisesta palautteesta on insuliinihormoni. Insuliinia tuottaa haima. Haima vapauttaa insuliinia vastauksena glukoosin kulutukseen. Glukoosin määrä veressä nousee, ja haima havaitsee nousun. Sen jälkeen se erittää insuliinia vereen. Insuliini lisää glukoosin ottoa kohdesoluissa. Solut käyttävät osan glukoosista, mutta osa myös muuntuu ja varastoituu glykogeeniksi. Glukoosin otto soluihin laskee veren glukoosipitoisuutta. Haima havaitsee tämän laskun, ja vastauksena se lopettaa insuliinin erittymisen verenkiertoon. Kun veren insuliinitaso laskee, myös solujen glukoosinotto vähenee.
Tämä negatiivinen palaute auttaa siis ylläpitämään normaalia verensokeritasoa ja estää äärimmäisiä muutoksia.
Hormoneja on kolmea päätyyppiä. Steroidihormonit ovat poolittomia eivätkä tarvitse reseptoria. Toinen tyyppi on peptidihormonit. Kolmas tyyppi on tyrosiinijohdannaiset hormonit. Esimerkkinä ovat kilpirauhasen tuottamat T3- ja T4-hormonit.
Vastasäätelyhormonit
Usein kaksi hormonia kontrolloi samaa tuotetta, joista toinen lisää ja toinen vähentää tavoitetta. Verensokeri on elimistölle hyvin tärkeä, ja sitä säätelee useampi kuin yksi hormoni. Myös muut hormonit saavat glukoosipitoisuuden nousemaan tai laskemaan. Jos glukoositaso laskee liian alas, elimistö vapauttaa hormoneja, jotka toimivat päinvastoin kuin insuliini. Ne eivät käske kehon soluja ottamaan glukoosia verestä. Ne käskevät soluja palauttamaan glukoosia takaisin vereen. Tällaisia hormoneja, jotka toimivat päinvastoin kuin muut hormonit, kutsutaan vastasäätelyhormoneiksi. Insuliinin vastavaikuttajahormoneja ovat glukagoni ja adrenaliini.
Positiivinen palaute
Negatiivinen palaute ja vastavaikuttajahormonit pitävät elimistön tärkeimmät asiat homeostaasissa. Muutamia asioita ohjataan kuitenkin eri tavoin. Yksi harvinainen tapa on positiivinen palaute. Negatiivisessa palautteessa hormonin vaikutus saa rauhasen lopettamaan hormonien tuotannon. Positiivisessa palautteessa tapahtuu päinvastoin. Hormonin vaikutus käskee rauhasta tuottamaan vielä enemmän hormoneja.
Esimerkki positiivisesta palautteesta on hormoni, joka aiheuttaa synnytyksen (kun vauvat syntyvät). Hormoni, joka aiheuttaa tämän, on oksitosiini. Tätä hormonia valmistaa aivolisäke. Kun vauva alkaa tulla ulos, se venyttää kohdunkaulan lihasta (kohdun pohjaa). Kohdunkaulan hermot lähettävät viestin aivolisäkkeeseen. Tämä viesti saa aivolisäkkeen vapauttamaan lisää oksitosiinia. Oksitosiini saa sitten kohdun lihakset supistumaan eli puristumaan. Tämä aiheuttaa kohdunkaulassa lisää venytystä. Tämä venytys käskee sitten aivolisäkettä tuottamaan vielä enemmän oksitosiinia. Oksitosiinitasot nousevat siis jatkuvasti, kunnes kohdun puristuminen tai supistukset pakottavat vauvan ulos.
Vertailu neurotransmittereihin
Hormonien ja välittäjäaineiden välillä on selvä ero:
- Hormoni voi vaikuttaa laajemmassa tilassa ja laajemmalla aikajänteellä kuin välittäjäaine.
- Hormonaaliset signaalit voivat kulkea missä tahansa verenkiertojärjestelmässä, mutta hermosignaalit kulkevat jo olemassa olevia hermoratoja pitkin.
- Neuraaliset signaalit voidaan välittää paljon nopeammin (millisekunnissa) kuin hormonaaliset signaalit (sekunneissa, minuuteissa tai tunneissa). Hermosignaaleja voidaan lähettää jopa 100 metriä sekunnissa.
- Neuraalinen signalointi on kaikki tai ei mitään (digitaalinen) toiminta, kun taas hormonaalinen signalointi on toiminta, joka voi olla jatkuvasti muuttuva. Se riippuu hormonin pitoisuudesta
Reseptorit
Useimmat hormonit käynnistävät soluvasteen sitoutumalla solukalvoihin tai solun sisällä oleviin reseptoreihin. Solulla voi olla useita eri reseptorityyppejä, jotka tunnistavat saman hormonin mutta aktivoivat eri signaalinsiirtoreittejä, tai solulla voi olla useita eri reseptoreita, jotka tunnistavat eri hormoneja ja aktivoivat saman biokemiallisen reitin.
Vasemmalla : steroidi (lipidihormoni) (1) tulee soluun (2) sitoutuu reseptoriproteiiniin (3) aiheuttaa mRNA-synteesin, joka on proteiinisynteesin ensimmäinen vaihe. Oikealla: proteiinihormonit (1) sitoutuvat reseptoreihin, jotka (2) käynnistävät transduktioreitin. (3) transkriptiotekijät aktivoituvat ytimessä: proteiinisynteesi alkaa. Molemmissa kaavioissa a on hormoni, b on solukalvo, c on sytoplasma ja d on tuma.
Kemialliset luokat
Hormonit määritellään toiminnallisesti, ei rakenteellisesti. Niillä voi olla erilaisia kemiallisia rakenteita. Hormoneja esiintyy monisoluisissa eliöissä (kasveissa, eläimissä, sienissä, ruskealevissä ja punalevissä). Näitä yhdisteitä esiintyy myös yksisoluisissa eliöissä, ja ne voivat toimia signaalimolekyyleinä,
Peptidihormoni
Peptidihormonit ovat hormoneja, joissa on lyhyt aminohappoketju.
Aiheeseen liittyvät sivut
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä ovat hormonit?
V: Hormonit ovat hormonijärjestelmän kemiallisia viestinviejiä. Ne ovat signaaleja, jotka yhdessä hermoston kanssa säätävät kehon sisäistä toimintaa. Jokaisessa monisoluisessa organismissa on hormoneja.
K: Miten hormonit toimivat?
V: Kun hormoni kiinnittyy solun reseptoriproteiiniin, se käynnistää signaalimekanismin. Solua tai kudosta, joka vastaanottaa tämän viestin, kutsutaan "kohdesoluksi". Hormonit vaikuttavat vain sellaisiin soluihin, joilla on oikeat reseptorit.
K: Mikä on hormonirauhanen?
V: Hormonirauhanen on ryhmä soluja, jotka tuottavat jotakin ja vapauttavat sitä (siirtävät sen solun ulkopuolelle). Monet rauhaset tuottavat hormoneja, ja suurin osa sisäisistä eritteistä on peräisin hormonirauhasista.
K: Mikä on eksokriininen rauhanen?
V: Eksokriininen rauhanen on rauhanen, joka erittää hormoneja kanavan tai putken kautta eikä suoraan verenkiertoon, kuten hormonirauhanen. Esimerkkejä eksokriinisistä rauhasista ovat hikirauhaset ja sylkirauhaset, joiden tuotteet vapautuvat kehon ulkopuolelle.
K: Kuka löysi hormonit ensimmäisenä?
V: Ensimmäisen hormonilöydön teki vuonna 1902 tiedemies, joka totesi sekretiinin olevan hormoni. Sanaa "hormoni" käytettiin ensimmäisen kerran vuonna 1905.
K: Pystyvätkö kaikki solut lähettämään viestejä?
V: Kyllä, monet erilaiset solut voivat lähettää viestejä reseptoriproteiineihinsa kiinnittyvien hormonien välityksellä ja käynnistää mekanismeja, joiden avulla ne voivat lähettää viestejä muille soluille tai kudoksille säätääkseen kehon sisäisiä toimintoja.
Etsiä