Hệ nội tiết ở động vật hữu nhũ –phần 1

HỆ NỘI TIẾT Ở ÐỘNG VẬT HỮU NHŨ – Phần 1 Các hormone động vật thường được gọi là chất truyền tin hóa học. Chúng được tiết vào dịch cơ thể (thường là vào máu) bởi các tế bào chuyên biệt gọi là các tế bào nội tiết hoặc bởi các tế bào thần kinh được chuyên hóa gọi là tế bào thần kinh tiết (neurosecretory cell). Các tế bào thần kinh tiết là những tế bào thần kinh nhận các tín hiệu từ những tế bào thần kinh khác và đáp ứng bằng cách phóng thích hormone vào dịch cơ thể hoặc vào một cơ quan dự trữ để sau này các hormone được phóng thích. Mặc dù một hormone có thể đi đến tất cả các phần của cơ thể nhưng chỉ một số loại tế bào nhất định gọi là các tế bào đích (target cell) mới có thể đáp ứng. Vì vậy, mỗi hormone di chuyển trong dòng máu chỉ tạo ra một đáp ứng chuyên biệt từ các tế bào đích, trong khi các loại tế bào khác không đáp ứng. Ngay cả một sự thay đổi rất ít trong nồng độ của hormone cũng có một tác động quan trọng đối với cơ thể. I. CÁC TUYẾN NỘI TIẾT VÀ CÁC HORMONE Các tế bào nội tiết thường được tập hợp thành một cơ quan gọi là tuyến nội tiết. Ở động vật các tuyến thường được phân biệt thành hai loại: tuyến ngoại tiết và tuyến nội tiết. Các tuyến ngoại tiết (exocrine gland) sản xuất ra các chất như mồ hôi, chất nhờn, các enzim tiêu hóa và phóng thích chúng đến các vị trí thích hợp nhờ các ống dẫn. Ngược lại các tuyến nội tiết (endocrine gland) là những tuyến không có ống dẫn. Chúng sản xuất ra các hormone và tiết những chất nầy vào dịch cơ thể. \ 2. Các hormone Trong cơ thể người có hơn 50 hormone đã được biết đến. Về bản chất hóa học, những hormone nầy có thể được chia thành hai loại: hormone steroid và hormone dẫn xuất từ axit amin. Hormone steroid là các phân tử lipid được hình thành từ cholesterol. Hormone dẫn xuất từ các axit amin bao gồm các hormone amin (dạng biến đổi của một axit amin), hormone peptide (một sợi ngắn gồm một ít axit amin) và hormone protein. Mỗi hormone có một cấu trúc chuyên biệt được nhận biết bởi các tế bào đích. Bước đầu tiên trong hoạt động của hormone là sự gắn của chúng vào một thụ thể (receptor) . Sự gắn hormone vào thụ thể sẽ phát động đáp ứng của tế bào đích đối với tín hiệu hormone. Các hormone hỗ trợ cho các hoạt động đã có sẵn, thường thông qua sự kích thích hoặc ức chế hoạt động của các enzim trong tế bào. Trong một số trường hợp chúng tác động đến nhân tế bào từ đó ảnh hưởng lên hoạt động hoặc sự biểu hiện của gen. Trong các trường hợp khác, chúng ảnh hưởng lên tính thấm của tế bào hoặc hoạt động của các enzim trong tế bào chất. Tác động sinh lý của các hormone thường được chia thành bốn loại: (1) kiểm soát sự tăng trưởng của cơ thể; (2) điều hòa sự sinh sản, bao gồm cả sự phát triển của các đặc tính sinh dục thứ cấp; (3) duy trì sự cân bằng nội môi; (4) cùng với hệ thần kinh điều phối các hoạt động của cơ thể. II. CÁC TUYẾN NỘI TIẾT CHÍNH Ở NGƯỜI Mặc dù các tuyến nội tiết chính được đề cập dưới đây là của người song vẫn có những điểm tương đồng rất lớn về tổ chức và chức năng so với các tuyến nội tiết ở các động vật có xương sống. Cấu trúc phân tử của các hormone cũng đặc biệt giống nhau ở các động vật hữu nhũ. Vị trí các tuyến nội tiết chính của người được mô tả ở hình 1. Các tuyến nội tiết chính ở người 1. Tuyến yên (Pituitary gland) và vùng dưới đồi (hypothalamus) Tuyến yên là một tuyến tương đối nhỏ, nặng khoảng 0,5 g ở người. Chúng gắn vào vùng dưới đồi (hypothalamus) ở đáy não bằng một cuống. Tuyến nầy có hai phần chính: thùy trước và thùy sau. Ngoài ra còn có một thùy trung gian. Thùy sau tiết ra hai hormone: vasopressin và oxytocin (Hình 2). Hình 2. Oxytocin và vasopressin Thùy trước tiết ra ít nhất bảy hormone: (1) hormone tăng trưởng (GH= growth hormone); (2) hormone kích thích vỏ thượng thận (ACTH = adrenocorticotropin); (3) hormone kích thích tuyến giáp (TSH = thyroid-stimulating hormone); (4) hormone kích thích tế bào hắc tố (MSH = melanocyte-stimulating hormone); (5) hormone lutein (LH = luteinizing hormone); (6) hormone kích thích bao noãn (FSH = follicle-stimulating hormone); (7) prolactin. Tất cả các hormone của tuyến yên đều là các peptid. Vai trò của tuyến yên và các tuyến nội tiết khác có thể được chứng minh trong thực nghiệm bằng cách cắt bỏ hoặc bằng liệu pháp thay thế. Thí dụ khi tuyến yên của một con khỉ chưa thành thục bị cắt bỏ, con vật sẽ duy trì kích thước như cũ và không thành thục sinh dục. Từ những quan sát trên chúng ta biết rằng tuyến yên cần cho việc kiểm soát sự tăng trưởng và sự thành thục sinh dục bình thường. Liệu pháp thay thế là tiêm chất trích từ tuyến yên hoạt động vào một động vật đã bị cắt bỏ tuyến làm khôi phục lại chức năng bình thường. Những nghiên cứu như thế chứng minh rằng tuyến yên là nguồn của hormone tăng trưởng. Bên cạnh sự tăng trưởng, tuyến yên còn kiểm soát sự thành thục sinh dục. Chín hormone của tuyến yên có thể được chia thành hai nhóm chính, tùy thuộc vào tuyến hoặc mô mà chúng tác động. Nhóm thứ nhất bao gồm các hormone ACTH,TSH,FSH,LH, tất cả đều là sản phẩm của thùy trước. Các hormone nầy tác động lên các tuyến nội tiết khác như tuyến giáp, tuyến thượng thận và tuyến sinh dục để điều phối chức năng của những tuyến nầy. Nhóm thứ hai bao gồm GH, MSH, prolactin,oxytoxin và vasopressin tác động trực tiếp trên các mô đích không phải là mô nội tiết. (Hình 3). Hình 3. Những chức năng chính của các hormone tuyến yên và các mô, cơ quan đích của chúng Thùy sau của tuyến yên xuất phát từ một phần của não phôi, duy trì mối liên hệ chặc chẽ và chịu sự kiểm soát của vùng dưới đồi, một phần của não có rất nhiều tế bào thần kinh tiết. Một chức năng của vùng dưới đồi là sản xuất ra các tiền chất (precursors) của oxytocin và vasopressin, những chất nầy sau đó được hoạt hóa trong thùy sau tuyến yên. Vùng dưới đồi cũng sản xuất ra nhiều chuỗi polypeptide ngắn gọi là các yếu tố kích thích tuyến yên (hypophysiotropic factor). Các yếu tố nầy là những hormone kích thích hoặc ức chế sự phóng thích các hormone của thùy trước tuyến yên. Chúng bao gồm TRH (TSH releasing hormone), GnRH (gonadotropin releasing hormone), CRH (corticotropic releasing hormone), Somatostatin và PIF (prolactin release inhibiting factor). Ngoài việc chịu ảnh hưởng của vùng dưới đồi, sự phóng thích hormone của thùy trước tuyến yên để kích thích một tuyến nội tiết khác (chẳng hạn như tuyến giáp) còn bị ức chế bởi sự tiết của tuyến đích khi chúng đạt đến một nồng độ nhất định trong dòng máu. Ðây là một thí dụ kinh điển về mối liên hệ ngược âm tính sẽ được đề cập chi tiết ở phần sau. Những mối liên hệ khác nhau được tóm tắt trong hình 4. Hình 4. Tóm tắt một số liên hệ giữa vùng dưới đồi và tuyến yên 2. Tuyến giáp (Thyroid gland) Ở người, tuyến giáp là một cặp tuyến nằm phía trước khí quản, ngay dưới thanh quản. Tuyến nầy tiết ra hormone thyroxine, dẫn xuất có chứa iod của một loại axit amin là tyrosine (Hình 5). Hình 5. Công thức cấu tạo của Thyroxine (T4) Thyroxine có ảnh hưởng nhiều mặt đến sự biến dưỡng ở động vật trưởng thành và cũng ảnh hưởng đến sự phát triển ở giai đoạn phôi và giai đoạn còn non. Sự cắt bỏ tuyến giáp (thyroidectomy) hoặc thiểu năng tuyến giáp (sự thiếu một lượng thích hợp của hormone) sẽ làm giảm tốc độ biến dưỡng cơ bản của cơ thể trong khi làm tăng nồng độ của Na+ và nước trong dịch ngoại bào cũng như nồng độ cholesterol trong máu. Hoạt động tiết của tuyến giáp thay đổi tùy theo mùa trong năm, tùy khẩu phần dinh dưỡng và giai đoạn sinh sản của động vật. Người và các động vật hữu nhũ sản xuất nhiều thyroxine vào các tháng lạnh trong năm. Ngược lại, sự căng thẳng do xúc động, hoặc các trường hợp chấn thương, xuất huyết và tiếp xúc với các chất độc sẽ làm giảm sự tiết thyroxine. Lượng iod trong thức ăn cũng ảnh hưởng đến việc sản xuất thyroxine. Nếu khẩu phần thiếu iod, tuyến giáp sẽ đáp ứng bằng cách gia tăng kích thước, gây ra bệnh bướu cổ (hypothyroid goiter). Bằng thực nghiệm người ta đã chứng minh được TSH kiểm soát hoạt động của tuyến giáp. Sau khi cắt bỏ tuyến yên, thyroxine chỉ còn lại trong máu dưới dạng vết, và tuyến giáp có những biểu hiện suy giảm hoạt động rất rõ. Tình trạng nầy có thể được làm dịu đi bằng cách tiêm các chất trích từ tuyến yên hoặc tiêm TSH tinh khiết. Chức năng của tuyến giáp bình thường phụ thuộc vào sự tiết TSH của tuyến yên. Nhưng cơ chế nào kiểm soát sự tạo thành và phóng thích TSH? Các tế bào thể dịch thần kinh của vùng dưới đồi tiết ra hormone TRH, hormone nầy kích động sự tổng hợp và phóng thích TSH của thùy trước tuyến yên. Việc kiểm soát sự tiết thyroxine được hoàn tất nhờ vòng liên hệ ngược âm tính (negative feedback loop). Khi mức thyroxine trong máu đạt đến mức cực thuận, các tế bào sản xuất TSH của tuyến yên và các tế bào thể dịch thần kinh sản xuất TRH của vùng dưới đồi sẽ bị ức chế, sự phóng thích TSH bị giảm xuống. Thyroxine được duy trì ở mức bình thường nhờ cơ chế nầy (Hình 6). Năm 1961, một hormone khác của tuyến giáp là calcitonin được phát hiện. Nó không có liên hệ về hóa học và chức năng với TH. Aính hưởng chính của calcitonin là ngăn chận sự gia tăng quá mức nồng độ calci trong máu. Vì vậy, nó hoạt động như một chất đối kháng của các hormone cận giáp. Hình 6. Cơ chế kiểm soát hoạt động của tuyến giáp