Hormonbiokemi

Paratormon av den paratyreoidea

De sköldkörtelkörtlarna, som endast finns i markbundna ryggradsdjur (paddor, fåglar, reptiler och däggdjur), utvecklas från vissa faryngeala påsar, som är embryonala rester av gältslitsarna av fiskar. Paratyreoidkörtlarna utsöndrar ett hormon som kallas parathormone (PTH), som är en polypeptid med variabel aminosyrasammansättning. PTH, som består av 83 till 85 aminosyror i människan, reglerar kalciummetabolismen i samband med kalcitonin; dess utveckling i terrestriska ryggradsdjur kan ha varit en anpassning till den ökade efterfrågan på kontinuerliga skelettjusteringar som infördes av utvecklingen av den markbundna rörelsen. Skelettjusteringar måste göras utan att störa den känsliga kalciumbalansen i resten av kroppen, för kalcium är involverat i att upprätthålla transporten av ämnen genom cellmembranen; följaktligen har det en viktig roll i muskelkontraktilitet, excitabilitet hos motoriska ändplattor i nervsystemet och koagulering av blod.

Avlägsnande av paratyreoidkörtlarna hos däggdjur orsakar en minskning av kalciumnivån i blodplasma, som, om den är tillräckligt allvarlig, åtföljs av kramper och andra symtom till följd av ökad excitabilitet i de motoriska nerverna. Dessa symtom kan korrigeras genom injektion av lämpliga beredningar av sköldkörteln. Körtlarnas aktivitet, som den ultimobranchiala vävnaden, regleras av negativ feedback; dvs att sänka kalciumnivån i plasma ökar effekten av parathormon (men minskar effekten av kalcitonin). Den hyperkalcemiska effekten (dvs. ökning i blodkalumnivån) av hormonet beror till stor del på dess verkan på ben, eftersom det främjar överföringen av kalcium från denna vävnad till plasma, troligen genom en direkt verkan på de aktiva benbildande cellerna. (osteocyter). Dessutom främjar parathormon bildandet av ny benvävnad och ökar därmed också dess metaboliska aktivitet och omsättningen av dess strukturella material. Andra effekter av parathormon, åtminstone delvis, bidrar till ökningen av plasmakalcium; dvs PTH ökar både absorptionen av kalcium i tarmen och dess resorption med njurröret. Eftersom emellertid den hyperkalcemi som induceras av hormonet resulterar i att mer av det passerar in i njurröret, kan nettoresultatet vara ökad utsöndring av kalcium trots den ökade resorptionen. Andra verkningar av hormonet, som är mindre lätt att relatera till dess väldefinierade inflytande på kalciummetabolismen, inkluderar ett reglerande inflytande på nivån av magnesium i blodplasma och på hastigheten för avlägsnande av fosfat från urinen.

I allmänhet är därför paratormons verkan motsatt i riktning mot kalcitonin. Parathormone håller nivån av kalcium i blodet upp till sitt normala värde; å andra sidan säkerställer kalcitonin genom sin hypokalcemiska verkan att nivån inte stiger långt över denna kritiska punkt. De kombinerade verkningarna av de två hormonerna illustrerar vikten av hormonreglering vid homeostas. D-vitamin är en tredje faktor i kalciumreglering; frånvaron hos små barn resulterar i skelett missbildningar (raket). Parathormone kan inte reglera absorptionen och mobiliseringen av kalcium i frånvaro av D-vitamin, vilket också är förknippat med hormonet för att främja mobilisering av magnesium från benet och kanske i rörelsen av fosfat i njurröret.

Hormoner i bukspottkörteln

Insulin

Ryggradsbröstkörteln innehåller, förutom zymogencellerna som utsöndrar matsmältningsenzymer, grupper av endokrina celler som kallas Langerhans holmar. Vissa av dessa celler (B- eller beta-cellerna) utsöndrar hormonet insulin, varvid otillräcklig produktion är ansvarig för tillståndet som kallas diabetes mellitus. Insulin och de karakteristiska B-cellerna finns i gnathostomer och i agnathans; i det senare är emellertid holmarna inte associerade med zymogenceller för att bilda en typisk bukspottkörtel. Insulin är, som nämnts tidigare, en polypeptidmolekyl sammansatt av två kedjor av aminosyror, en A-kedja med 21 aminosyror som innehåller en intrakain-disulfidbindning (―S ― S―) och en B-kedja med 30 aminosyror. De två kedjorna är länkade av två andra disulfidbindningar, vars förstörelse förstör molekylens aktivitet. Det antas att molekylen först förekommer i B-cellen som den enskedjiga föreningen proinsulin, som störs av en enzymkatalyserad reaktion för att bilda de två kedjorna i det aktiva hormonet. Liksom med andra polypeptidhormoner förekommer omfattande variation i molekylens aminosyrasammansättning bland olika arter, varvid skillnaderna tenderar att vara större mellan de mer åtskilda arterna - t.ex. mellan fisk och däggdjur. Variationerna i aminosyrasammansättning har liten effekt på molekylernas biologiska aktivitet men påverkar säkert deras immunologiska reaktioner; detta antyder att de två egenskaperna beror på aminosyrasekvenserna vid olika delar av molekylen.

Insprutning av insulin sänker nivåerna av blodsocker (glukos), men denna så kallade hypoglykemiska effekt är bara ett uttryck för insulinets omfattande inflytande på lagring och mobilisering av energi, där målvävnaderna av primär vikt är muskel, fett (fett) vävnad och lever. Insatserna på insulin på dessa vävnader är olika. Först främjar det användningen av sockerglukos som energikälla; samtidigt uppmuntrar det lagring av överskott av kolhydrater som glykogen, lagring av kolhydrater hos djur. För det andra reducerar insulin användningen av fett som energikälla och främjar lagring. För det tredje minskar det användningen av protein som energikälla och främjar bildandet av proteiner från aminosyror.

Insulin verkar antagligen på kolhydratmetabolism i muskler genom att öka förmågan hos glukos att passera genom muskelcellmembranen. Denna effekt beror på en specifik interaktion mellan cellmembranet och hormonet; även om samma effekt uppträder i fettvävnad, förekommer den varken i levern eller i centrala nervsystemet, trots det sistnämnda fullständiga beroendet av glukos för dess energiförsörjning. Efter införandet av glukos i en muskelcell tillsätts fosfat till molekylen, och två föreningar bildas i följd, först glukos-6-fosfat, sedan glukos-1-fosfat; efter dessa reaktioner stöds antagligen metabolism av glukos av två sekundära insatser av insulin. Hormonet stimulerar syntesen av ett enzym (glykogensyntetas), vilket främjar omvandlingen av glukos-1-fosfat till glykogen; den hjälper också till vid nedbrytningen av glukos, vilket ger energi till cellen. Alla dessa effekter bidrar till den hypoglykemiska (blodsockersänkande) effekten av hormonet. Insulin har andra effekter på muskelceller: det bromsar nedbrytningen av fett och ökar bildningen av proteiner från aminosyror. Insulin påverkar kolhydrat- och proteinmetabolismen i fettvävnad precis som i muskler och främjar också lagring av fett.

Insulins verkan i levern skiljer sig från den i muskeln genom att det inte har något direkt påverkan på transporten av glukos till leverceller; antagligen främjar emellertid insulin metabolismen av glukos i leverceller på ungefär samma sätt som det gör i muskeln, vilket resulterar i ökat upptag av glukos från blodomloppet. Dessutom minskar insulin glukoneogenesen (bildandet av glukos i levern från aminosyror och andra icke-kolhydratkällor). Dessa olika effekter orsakar en minskning av blodsockernivån. Andra verkningar av hormonet på levern inkluderar, som i fettvävnad, ökningar i fettavsättning och proteinsyntes.

De olika effekterna av insulin är uppenbarligen anpassningsbart kopplade till att reglera lagring och frisättning av energi, men det är svårt att bedöma om alla effekterna är resultatet av ett enda sätt att använda hormonet. Interaktionen mellan insulin och muskelcellmembranet antyder att alla dess effekter kan produceras genom liknande interaktioner mellan det och membranen i cellerna. Mekanismen har dock ännu inte fastställts med säkerhet.

B-cellerna på Langerhans öar svarar direkt genom negativ återkoppling till glukosnivån i blodet som når dem; det vill säga en ökning av blodglukos över den normala nivån (80 till 100 mg per 100 ml hos människor) medför ökad syntes och frisättning av insulin med resultatet att nivån av blodsocker sjunker. Som en konsekvens sjunker därefter hastigheten på insulinproduktionen. Detta är emellertid bara en del av den komplexa hormonella mekanismen som reglerar kolhydratmetabolismen. En annan faktor är det hormon glukagon, som utsöndras i de Langerhanska öarna av en andra celltyp, A (alfa, eller A ₂) celler.