17. november 2004

Endokriinsüsteem: hormoonid ja regulatsioon

TL;DR. Endokriinsüsteem on näärmete võrgustik, mis toodab hormoone — keemilisi sõnumitoojaid, mis juhivad organismis kasvu, ainevahetust, stressireaktsiooni ja paljunemist. Selles artiklis vaatame iga olulisemat näärmet eraldi: mida ta toodab, kuidas tema talitlust juhitakse ning miks see kõik on oluline ka treenivale inimesele.

Mis on endokriinsüsteem ja kuidas see töötab

Endokriinsüsteem koosneb sisenõrenäärmetest, mis ei eralda oma toodangut juhade kaudu välja, vaid otse verre. Sealt jõuavad hormoonid sihtmärkrakkudeni üle kogu keha. Põhilised endokriinnäärmed on hüpofüüs, kilpnääre ja kõrvalkilpnääre, neerupealised, kõhunääre ning sugunäärmed (munandid meestel ja munasarjad naistel). Lisaks omavad endokriinset funktsiooni ka seedeelundid ja neerud — nad toodavad aineid, mis reguleerivad teiste näärmete tööd.

Kogu süsteem on tihedalt seotud närvisüsteemiga. Põhilüli on siin hüpotalamus, mis juhib hüpofüüsi, ja hüpofüüs omakorda juhib enamikku teisi endokriinnäärmeid. Hormoonide tasakaalu hoiab paigas peamiselt negatiivse tagasiside põhimõte: kui mingit hormooni saab vere kaudu sihtmärgini piisavas koguses, antakse signaal tagasi tootvasse näärmesse ja sekretsioon pidurdub. Lisaks mõjutavad näärmeid autonoomne närvisüsteem ning vereringes ringlevate ainete tase, näiteks glükoosisisaldus ja aminohapete kontsentratsioon.

Hüpofüüs — endokriinsüsteemi juhtkeskus

Hüpofüüs on väike nääre ajukolju alusel kiilluus, ühenduses hüpotalamusega. Vaatamata oma tagasihoidlikule suurusele kontrollib ta enamiku sisenõrenäärmete talitlust. Hüpofüüsil eristatakse kolme osa: eessagar (adenohüpofüüs), tagasagar (neurohüpofüüs) ja nende vahel paiknev õhuke vahesagar.

Eessagar ja selle hormoonid

Eessagar on rikkaliku verevarustusega rakkude kogum, milles eristatakse kolme tüüpi rakke: basofiilid, atsidofiilid (eosinofiilid) ja neutrofiilid (kromofoobsed rakud). Igaüks neist toodab erinevaid hormoone.

Eessagara glandotroopsed hormoonid mõjutavad teisi endokriinnäärmeid:

Kortikotropiin (ACTH) — stimuleerib kortisooli tootmist ja vabanemist neerupealise koores. Pärineb suuremast eellasmolekulist (proopiomelanokortiin), millest tekivad ka lipotropiinid (stimuleerivad lipolüüsi rasvkoes), melanotsüüte stimuleeriv hormoon ja β-endorfiinid (valuvaigistav toime kehalisel pingutusel, mõju toitekäitumisele ja termoregulatsioonile).
Türotropiin (TSH) — stimuleerib türeoidhormoonide sünteesi ja sekretsiooni kilpnäärmes ning soodustab näärme kasvu.
Gonadotropiinid — folliikuleid stimuleeriv hormoon (FSH) ja luteiniseeriv hormoon (LH) juhivad sugurakkude küpsemist ja sugunäärmete tööd. FSH soodustab folliikulite valmimist munasarjas ja seemnerakkude küpsemist munandites; LH käivitab folliikuli purunemise ja kollaskeha moodustumise.

Eessagara mitteglandroopsed hormoonid toimivad otse:

Kasvuhormoon (STH). Soodustab aminohapete transporti rakkudesse ja intensiivistab valgusünteesi, stimuleerib lipolüüsi rasvkoes (keha rasvavarude kasutamine energia saamiseks) ja piirab glükoosi tarbimist. Tänu kahele viimasele toimele kasutab keha kasvuhormooni mõjul süsivesikute varusid säästlikumalt. Otsene mõju on ainevahetusprotsessidele, kaudne mõju realiseerub maksas toodetavate insuliinitaoliste kasvufaktorite I ja II kaudu.
Prolaktiin (PRL). Naistel stimuleerib piimaproduktsiooni rinnanäärmetes ning suurendab FSH ja LH retseptorite arvu munasarjades, tugevdades nende hormoonide toimet.

Tagasagar ja vahesagar

Tagasagar e neurohüpofüüs on tekkinud hüpotalamuse suurte neuronite aksonite lõpmetest ja talitleb sisenõrenäärmena. Sealt vabanevad verre antidiureetiline hormoon (ADH ehk adiuretiin), mis reguleerib vee tagasiimendumist neerudes, ja oksütotsiin. Mõlemad sünteesitakse hüpotalamuse supraoptilises ja paraventrikulaartuumas paiknevate neuronite kehades ning toimetatakse aksoneid mööda tagasagarasse. Vahesagar on õhuke kiht, mis toodab intermediini ja mille sisesekretoorne tähtsus on väike.

Hüpotalamus ise toodab kahte rühma peptiidhormoone, mis juhivad eessagara tööd: riliisinghormoonid stimuleerivad teatud hormooni vabanemist ja inhibiitorhormoonid pidurdavad seda. Need jõuavad hüpofüüsi eessagarasse hüpotalamo-hüpofüseaalse portaalsüsteemi kaudu, mis koosneb kahest järjestikku ühendatud kapillaaride võrgustikust. Tagasagarat juhitakse otse närviimpulssidega hüpotalamo-hüpofüseaalse närvitrakti kaudu.

Neerupealised endokriinsüsteemis: koor ja säsi

Neerupealised on paarilised näärmed neerude ülapooluse kohal. Igal näärmel on kaks osa, mis erinevad nii päritolu kui ka funktsiooni poolest. Koor (pindmine kiht) toodab steroidhormoone — aldosterooni, kortisooni ja hüdrokortisooni. Säsi (sisemus) areneb samast embrüonaalsest algest, millest tulenevad sümpaatilise närvisüsteemi postganglionaarsed neuronid, ja toodab adrenaliini ja noradrenaliini.

Neerupealise koor — kolm kihti, kolm hormoonirühma

Koore hormoonid on keemilise struktuuri järgi steroidid (kortikosteroidid). Koorel eristatakse 3 kihti, kus paiknevad rakud toodavad erinevaid hormoone:

Päsmastsoon (pindmine, õhuke kiht) toodab mineraalkortikoide, olulisem aldosteroon. See stimuleerib naatriumi, kloriidi ja kaudselt vee tagasiimendumist verre distaalsetes neerutorukestes ning samal ajal kaaliumi ja vabade vesinikuioonide eritumist uriini.
Kimbutsoon (vahelmine, paksem kiht) toodab glükokortikoide, tähtsaim neist kortisool (rotil kortikosteroon). Need stimuleerivad maksas glükoneogeneesi (kasutades aminohappeid), pärsivad glükoosi kasutamist perifeersetes kudedes ja tõstavad veresuhkru taset. Rasvkoes stimuleerivad lipolüüsi, vabastades rasvhappeid energia saamiseks. Valkude osas soodustavad struktuurvalkude lagunemist, kuid stimuleerivad ensüümivalkude sünteesi. Glükokortikoidid võimendavad ka adrenaliini ja noradrenaliini toimet veresoonte silelihastele (permissiivne toime), pärsivad põletikku ja allergilisi reaktsioone ning vähendavad antikehade sünteesi.
Võrktsoon (sügaval näärme sisemuses) toodab nõrgemaid androgeene, peamiselt dehüdroepiandrosterooni (DHEA) ja vähesel määral testosterooni. Mehel pärineb enamus testosterooni siiski munanditest, kuid meessuguhormoone esineb ka naistel.

Hüpotalamus, adenohüpofüüs ja neerupealise koore kimbutsoon moodustavad hüpotalamo-hüpofüsaar-adrenokortikaalsüsteemi. Selle põhiülesanne on glükokortikoidide sekretsiooni suurendamise teel mobiliseerida organismi varud ja käivitada üldised kohanemisreaktsioonid stressisituatsioonis ning kehalisel koormusel. Vere kortisoolitase järgib hästi väljendunud ööpäevarütmi, mis sõltub kellaajast, mitte magamisharjumustest. Akuutne stressor tõstab kortisoolitaseme kiiresti, kuid sama stressori korduv esinemine põhjustab järjest nõrgema vastuse.

Neerupealise säsi — “võitle või põgene”

Säsi rakud on embrüonaalses mõttes sarnased sümpaatilise närvisüsteemi rakkudega — neil puuduvad dendriidid ja aksonid, aga neid innerveerivad kolinergilised närvikiud. Funktsionaalselt vaadeldakse sümpaatilist närvisüsteemi ja neerupealise säsi ühe tervikuna, sümpatoadrenaalsüsteemina.

Säsi toodab kahte katehholamiini — adrenaliini (epinefriini), umbes 80 %, ja noradrenaliini (norepinefriini), umbes 20 %. Noradrenaliini toodavad lisaks veel sümpaatilise närvisüsteemi postganglionaarsed närvilõpmed, kust pärineb suurem osa vereringes ringlevast noradrenaliinist — seal toimib see neurotransmitterina. Mõlema katehholamiini eellaseks on aminohape türosiin.

Katehholamiinid stimuleerivad glükogenolüüsi maksas ja lihastes ning glükoneogeneesi maksas, tõstes vere glükoositaset. Rasvkoes intensiivistavad nad lipolüüsi ja vabastavad rasvhappeid verre. Süda lööb kiiremini ja tugevamini, nahas, neerudes, seedetraktis ja suguelundites tekib vasokonstriktsioon, samal ajal skeleti- ja südamelihaste veresooned laienevad. Hingamine süveneb, soolestiku silelihased lõõgastuvad, organismi üldine ainevahetuse intensiivsus ja soojusproduktsioon kasvavad (eriti adrenaliini mõjul). Adrenaliin tõstab ka erksust ja põhjustab tugevat psüühilist erutust.

Sümpatoadrenaalsüsteem tagab katehholamiinide kiire vabanemise emotsionaalse stressi ja kehalise pingutuse korral. Reaktsioon on kiire, sest toodetud adrenaliin deponeeritakse neerupealise rakkudes. Katehholamiinide eritumist stimuleerib ka vere glükoosikontsentratsiooni langus. Ühekordse puhangu mõju on lühiajaline — hormoonid kaotavad ruttu oma bioloogilise aktiivsuse.

Kilpnääre ja kõrvalkilpnääre

Kilpnääre ehk türeoidnääre on suurim endokriinnääre, rikkaliku verevarustusega. See paikneb kaelal hingetoru 4 ülemise kõhre eesmisel küljel ja koosneb vasakust ja paremast külgsagarast ning püramiidsagarast. Näärme põhiühik on kilpnäärmefolliikul — ümar põieke, mille sein on ühekordne kiht kuupepiteeli rakke. Folliikulid on täidetud kolloidiga, mis sisaldab valku türoglobuliini, ja nende vahel kohevas sidekoes paiknevad parafollikulaarsed rakud.

Folliikulid toodavad türosiinist lähtudes kahte joodi sisaldavat hormooni: bioloogiliselt aktiivsemat trijoodtüroniini (T3, umbes 10 %) ja türoksiini (T4, umbes 90 %). Hormoonid ladestuvad folliikulites türoglobuliiniga seotuna ja seetõttu on kilpnäärmes märkimisväärne varu. Türoksiin töödeldakse maksas ja neerudes ümber trijoodtüroniiniks — valdav osa, umbes 80 %, sünteesitakse väljaspool kilpnääret.

Türeoidhormoonid mõjutavad peaaegu kõiki kudesid: ühtedes soodustavad nad kasvuprotsesse, teistes stimuleerivad oksüdatsiooni ja ainevahetuse intensiivsust. Need on hädavajalikud luude, hammaste, juuste ja närvikoe normaalseks arenguks ning eriti olulised lapseeas kehalise ja vaimse arengu jaoks. Üleproduktsiooniga kaasneb südame löögisageduse, vererõhu ja kehatemperatuuri tõus; vaeguse korral on efekt vastupidine.

Parafollikulaarsed rakud toodavad peptiidhormooni kaltsitoniini, mis stimuleerib kaltsiumi ladestumist luudesse ja langetab kaltsiumi kontsentratsiooni veres. Kaltsitoniini sekretsiooni stimuleerib füsioloogiliselt vere kaltsiumikontsentratsiooni tõus. Parafollikulaarsete rakkude talitlus väheneb vananedes, naistel rohkem, mistõttu kaaltsiumi tase veres langeb — see on üks osteoporoosi tekkemehhanisme.

Kõrvalkilpnäärmed on neli väikest ümarat kehakest kilpnäärme parema ja vasaku sagara tagaküljel. Need toodavad parathormooni (peptiid), mille toime on suunatud vere kaltsiumikontsentratsiooni tõstmisele ja fosfaatioonide taseme langetamisele. Parathormoon stimuleerib luudes kaltsiumi ja fosfaatide vabanemist, neerudes kaltsiumi tagasiimendumist verre ja fosfaadi eritumist uriini, ning soolestikus toiduga saadud kaltsiumi ja fosfaadi imendumist verre. Parathormooni sekretsiooni stimuleerib eelkõige vere kaltsiumikontsentratsiooni langus; kõrge kaltsiumitase plasmas seda aga pärsib. Kaltsitoniin ja parathormoon töötavad antagonistidena.

Kilpnäärme tööd juhib hüpofüüsi türotropiin, mis omakorda on hüpotalamuse riliisinghormooni kontrolli all. T3 ja T4 pärsivad negatiivse tagasiside põhimõttel nii türotropiini riliisinghormooni vabanemist hüpotalamuses kui ka türotropiini sekretsiooni hüpofüüsis. Hüpotalamus, adenohüpofüüs ja kilpnäärmefolliikulid moodustavad hüpotalamo-hüpofüsaar-türeoidsüsteemi, mille ülesanne on hoida türeoidhormoonide tase veres normaalsena nii puhke- kui ka stressisituatsioonis.

Sugunäärmed endokriinsüsteemis

Sugunäärmed toodavad steroidhormoone, mis on vastutavad sekundaarsete sootunnuste arengu ja sigimisvõime eest.

Munandid ja meessuguhormoonid

Mehe sugunäärmed on munandid (testised), mille põhifunktsioon on seemnerakkude (spermatosoidide) tootmine. Testistes paiknevad Leydigi interstitsiaal- ehk vaherakud, milles tekib testosteroon. Testosterooni retseptoreid leidub kudedes üle kogu keha. Testosteroon vastutab mehe sugunäärmete arengu ja sekundaarsete sootunnuste väljakujunemise eest. Lisaks on sellel ja teistel androgeenidel tugev anaboolne (valgusünteesi soodustav) toime, mistõttu meestel on suurem lihasmass kui naistel. Androgeenid stimuleerivad ka erütropoeesi ehk punaste vereliblede teket, mõjutavad luude kasvu (kaltsiumi ladestumist) ning seostuvad psüühika erijoontega, näiteks agressiivsusega. Testosterooni tootmine kasvab hüppeliselt puberteedieas ja säilib suhteliselt kõrgena ka kõrges eas.

Munasarjad ja ovariaal-menstruaaltsükkel

Munasarjad asuvad väikevaagnas ja toodavad ovariaal-menstruaaltsükli erinevates faasides erinevaid hormoone. Tsükkel kestab keskmiselt 28 päeva ja jaguneb kolmeks faasiks.

Folliikulifaas. Toimub folliikuli küpsemine ja munaraku valmimine. Domineerivateks hormoonideks on folliikulis toodetud östrogeenid, mis vastutavad sekundaarsete sootunnuste arengu eest ning valmistavad munarakku ette viljastamiseks. Östrogeenid mõjuvad ka vere lipiidide ainevahetusele (naised on enam kaitstud südame-veresoonkonna haiguste eest), tõstavad vere hüübimisvõimet, soodustavad luukoes osteoblastide aktiivsust (mõju luutihedusele) ja pidurdavad luude pikkuskasvu. Menstruatsioon lõpeb varajases folliikulifaasis ja emaka limaskesta funktsionaalkiht hakkab östrogeeni toimel arenema. Negatiivse tagasiside põhimõttel pidurdab östrogeen FSH tootmist, vältides uute folliikulite valmimist, ja stimuleerib positiivse tagasiside põhimõttel iseenda teket folliikulis. Hilises folliikulifaasis saavutab östrogeeni tootmine maksimumi.
Ovulatsioon. Küpse munaraku eraldumine folliikulist toimub LH ja FSH ühismõjul 16–24 tundi pärast LH kontsentratsiooni maksimumi saabumist. Ovulatsioonid leiavad aset vaheldumisi kummaski munasarjas keskmiselt 28 päeva järel.
Luteaalfaas. Kestab umbes 14 päeva. Lõhkenud folliikulist moodustub kollaskeha, mis hakkab tootma peamiselt progesterooni, samal ajal jätkub ka östrogeeni süntees. Progesteroon valmistab emaka limaskesta ette viljastatud munaraku jaoks ja tõstab basaaltemperatuuri ovulatsiooni ajal. Progesteroon mõjub ka psüühikale (sellega on seotud premenstruaalsündroom ja raseduse lõpule iseloomulik depressioon). Viljastumise korral areneb rasedusaegne kollaskeha, mille hormoonid takistavad uute munarakkude vabanemist ja hoiavad ära emaka kontraktsioone. Kui viljastumist ei toimu, kollaskeha taandareneb, hormoonide tase langeb ja algab menstruatsioon — emaka limaskesta funktsionaalkiht eemaldatakse verejooksuga.

Sugunäärmete tööd reguleerib hüpofüüsi eessagar gonadotroopsete hormoonide (FSH ja LH) abil. Naistel on nende eritus tsükliline, meestel pidev ja madalal tasemel. LH hüppeline tõus ovulatsiooni ajal on seotud positiivse tagasisidega ja sellele järgnev kiire langus on tingitud progesterooni järsust tõusust.

Kõhunääre ja veresuhkur

Kõhunääre (pankreas) on suhteliselt suur elund mao taga kõhuõõne tagaseinal. Suurem osa selle rakkudest töötab seedenäärmena, toodades pankreasenõret, mille tähtsaim koostisosa on naatriumvesinikkarbonaat ja seedeensüümid. Need neutraliseerivad happelise maosisu ja lõhustavad toidu peamised koostisosad peensooles enne resorptsiooni.

Hormoone sünteesib pankreases vaid 1–2 % rakkudest. Need paiknevad Langerhansi saarekestes — väikestes rakurühmades, mis on ümbritsetud kapillaaridega ja mida innerveerib nii sümpaatiline kui ka parasümpaatiline närvisüsteem. Saarekestes on kolme tüüpi rakke: A- ehk α-rakke 20–25 %, B- ehk β-rakke 60–75 % ja D- ehk Δ-rakke 5–15 % kogu endokriinrakkude hulgast.

Glükagoon (A-rakud). Tugev toime maksas — stimuleerib glükogenolüüsi ja glükoneogeneesi, suurendades glükoosi väljutamist verre. Elavdab rasvhapete ainevahetust maksas (tulemuseks ketokehade tootmise suurenemine ja nende kontsentratsiooni tõus veres) ning vähesel määral lipolüüsi rasvkoes.
Insuliin (B-rakud). Sihtmärgiks on maks, lihas- ja rasvkude ning hüpotalamuses asuv küllastuskeskus. Insuliini põhitoime on vere glükoositaseme langetamine: see soodustab glükoosi akumuleerimist maksa (aktiveerides glükokinaasi, mis fosforüülib glükoosi), aktiveerib glükogeenisüntaasi ja inhibeerib fosforülaasi, stimuleerib glükoosi ümbertöötamist rasvhapeteks ning soodustab glükoosi transporti perifeersete kudede rakkudesse. Närvirakkude, erütrotsüütide ja puhkavate lihaste glükoositarbimine ei sõltu insuliinist. Lisaks stimuleerib insuliin rasvhapete ladestumist triglütseriididena, pärsib lipolüüsi ja mõjub valkude ainevahetusele anaboolselt — soodustab valgusünteesi.
Somatostatiin (D-rakud). Toimib lokaalselt — pärsib A- ja B-rakkudes glükagooni ja insuliini sünteesi ja sekretsiooni. Somatostatiini sünteesitakse ka hüpotalamuses, kust see vabaneb verre ja toimib hüpofüüsi eessagaras kasvuhormooni inhibiitorhormoonina.

Pankrease hormoonide sekretsiooni juhivad ennekõike glükoosi ja aminohapete tase veres ning teised hormoonid. Insuliini ja glükagooni koosmõju põhiülesanne on hoida stabiilset veresuhkru taset muutuvates tingimustes. Aminohapete kontsentratsiooni tõus veres intensiivistab nii A- kui ka B-rakkude tööd: insuliin soodustab aminohapete aktiivset transporti rakkudesse ja valgusünteesi, glükagoon kaasab aminohappeid maksas toimuvasse glükoneogeneesi. Somatostatiin, adrenaliin ja noradrenaliin pärsivad insuliini sekretsiooni, samal ajal kui seedetrakti hormoonid (gastriin, sekretiin, koletsüstokiniin) seda stimuleerivad. Parasümpaatilise närvisüsteemi aktiivsuse tõus stimuleerib ja sümpaatilise aktiivsuse tõus pärsib insuliini sekretsiooni — kuid neuraalne kontroll on siiski sekundaarse tähtsusega, esmane on glükoosi otsene mõju B-rakkudele.

Endokriinsüsteem ja treening: praktiline kokkuvõte

Sportlasele on hea teada, kuidas peamised hormoonid treeningule ja taastumisele reageerivad. Kasvuhormoon ja testosteroon on selgelt anaboolsed — nad soodustavad valgusünteesi ja lihasmassi kasvu. Kortisool on katabool — pikaajaliselt kõrge tase lagundab lihasvalku, ent akuutselt mobiliseerib energiat treeninguks. Insuliin ja glükagoon hoiavad tasakaalus veresuhkru taset, mis omakorda mõjutab nii vastupidavust kui ka taastumist treeningujärgselt.

Adrenaliin ja noradrenaliin annavad raskemates seeriates ja võistlussituatsioonis kiire energiapuhangu, suunates verevoolu lihastesse ja tõstes pulssi. Türeoidhormoonid määravad suuresti puhkeoleku ainevahetuse kiiruse ja seega selle, kui palju energiat sa päeva jooksul kulutad. Pikaajaline unepuudus, krooniline stress ja kalorivaegus pärsivad kogu süsteemi tööd — eriti kannatab türeoidnääre ja sugunäärmete telg. Kvaliteetne uni, piisav energia- ja valgutarbimine ning periodiseeritud koormus on need igavad alustalad, mis hoiavad endokriinsüsteemi tasakaalus paremini kui mistahes nipid.

KKK endokriinsüsteemi kohta

Mis vahe on endokriin- ja eksokriinnäärmel?

Endokriinnääre eritab oma toodangu (hormoonid) otse verre ja sealt jõuab see üle kogu keha. Eksokriinnääre eritab oma toodangu juhade kaudu kas kehapinnale või õõnesorganitesse — näiteks higinäärmed, süljenäärmed või kõhunäärme seederakud. Kõhunääre on hea näide segafunktsiooniga elundist: enamus rakke on eksokriinsed (pankreasenõre), aga Langerhansi saarekesed (1–2 %) on endokriinsed.

Mis on negatiivne tagasiside endokriinsüsteemis?

Negatiivne tagasiside on peamine mehhanism, mis hoiab hormoonide taseme stabiilsena. Kui mingit hormooni või selle toime tulemust on veres piisavalt, antakse signaal tagasi nii hüpotalamusele kui ka hormooni tootvale näärmele ning sekretsioon pidurdub. Näiteks kõrge T3 ja T4 tase pärsib türotropiini vabanemist hüpofüüsis ja kilpnääre ei saa enam signaali toota.

Kuidas stress mõjutab endokriinsüsteemi?

Ägeda stressi korral aktiveerub kõigepealt sümpatoadrenaalsüsteem ja vereringesse paisatakse adrenaliin ja noradrenaliin — kiire “võitle või põgene” reaktsioon. Pikemaajalisemalt aktiveerub hüpotalamo-hüpofüsaar-adrenokortikaalsüsteem ning tõuseb kortisooli tase. Kortisool mobiliseerib energiavarusid, kuid krooniliselt kõrge tase pärsib immuunsüsteemi, soodustab kataboolseid protsesse ja võib pikapeale häirida ka kilpnäärme ja sugunäärmete tööd.

Autor: EKFK

Allikas: WHO – kehaline aktiivsus.