Hormony: základní informace

Co jsou hormony?

Hormony jsou tělu vlastní chemické látky [1]. Jejich úkolem je přenášet signály z jedné buňky do druhé. Hormony ovlivňují metabolismus nebo funkci příslušných cílových buněk. Tímto způsobem se hormony podílejí na mnoha procesech odehrávajících se v lidském těle, které jsou někdy i velmi složité. Některé hormony jsou zcela nezbytné pro přežití: pokud chybějí (nebo je narušena jejich funkce), vznikají život ohrožující stavy. Příklady takových životně důležitých hormonů jsou kortizol (jeden z hormonů kůry nadledvin) a tyroxin (jeden z hormonů štítné žlázy).

Kde vznikají hormony?

Hormony se tvoří v tzv. endokrinních buňkách. Endokrinní buňky se v různých oblastech těla vyskytují v různé „hustotě“:

1. jako jednotlivé buňky – například tzv. enterochromafinní buňky v epitelu trávicího traktu;
2. jsou součástí jiných orgánů, které mají i jiné funkce; v těchto orgánech se endokrinní buňky vyskytují ve shlucích; příkladem jsou ostrůvkové buňky (ve slinivce břišní) či Leydigovy buňky (ve varlatech);
3. tvoří celé orgány, jejichž hlavní funkcí je tvorba hormonů – tzv. endokrinní žlázy.

Konkrétními příklady endokrinních žláz jsou šišinka, hypothalamus, hypofýza, brzlík, štítná žláza, příštítná tělíska, slinivka břišní či nadledviny [2]. Endokrinní žlázy společně tvoří endokrinní systém.

Obrázek 1: Endokrinní systém – schematický nákres. Popisky endokrinních žláz jsou zvýrazněny tučně. Znázorněny jsou zejména: hypothalamus, hypofýza (ty tvoří společně tzv. hypothalamo-hypofyzární systém), šišinka, štítná žláza, příštítná tělíska, brzlík, nadledviny, slinivka břišní, děloha a vaječníky (u žen), varlata (u mužů). (Zdroj: By OpenStax: Anatomy & Physiology, March 11, 2023, CC BY 4.0)

Jak ale bylo uvedeno výše, hormony mohou být produkovány i buňkami v různých jiných orgánech. Takové buňky se nacházejí například:

• v plicní tkáni;
• v imunitním systému, zejména v brzlíku;
• v srdečních síních;
• v trávicím traktu;
• v játrech;
• v ledvinách;
• v tukové tkáni.

Jak se hormony dostávají na místo svého působení?

Poté, co se hormony uvolní z endokrinních buněk, musí se dostat na místo svého působení – tedy k buňkám, kterým mají předat signál. Na své cestě k cílovým buňkám mohou urazit různé vzdálenosti:

• Některé hormony jsou roznášeny krevním řečištěm do celého těla. Tímto způsobem se mohou dostat i do vzdálených orgánů a tkání a působit tam. Odborníci tuto formu působení hormonů označují jako endokrinní účinek. Některé hormony se přitom v krvi pohybují volně, zatímco jiné jsou vázány na transportní proteiny. Ty je mimo jiné chrání před rychlým odbouráváním.
• Některé hormony se do cílových buněk dostávají difuzí. To znamená, že se šíří pouze okolo dané endokrinní buňky a působí na cílové buňky v její bezprostřední blízkosti. Odborně je to označováno jako parakrinní účinek.
• Některé hormony působí na samotné endokrinní buňky, což je označováno jako autokrinní účinek.

Jakým způsobem hormony plní svou funkci?

Všechny hormony fungují na stejném principu: vážou se na buňku, čímž v ní vyvolávají určité reakce.

Hormony se však nevážou na všechny buňky v těle: každý hormon má „své vlastní“ (odborným názvem specifické) cílové buňky. Hormon se musí dostat ke své cílové buňce a ta jej musí „rozpoznat“. To se děje pomocí speciálního vazebného místa na buňce, tzv. hormonálního receptoru. Hormon a receptor příslušné cílové buňky do sebe zapadají jako klíč do zámku (obr. 2).

Obrázek 2: Princip fungování hormonálních receptorů – schematický nákres. (Zdroj: depositphotos.com)

Jakmile se hormon naváže na příslušný receptor, spustí se v buňce řetězec signálů a reakcí. Celkovým výsledkem vazby hormonu na receptor je to, že buňka zahájí určité procesy; ty mohou být pro různé kombinace hormonů a receptorů zcela odlišné.

Hormony účinkují i ve velmi nízkých koncentracích. To znamená, že k vyvolání významného účinku na cílové buňky stačí jen malé množství daného hormonu. Některé hormony působí velmi rychle – prakticky hned, jakmile se dostanou k cílovým buňkám. U jiných hormonů se účinek dostaví až po několika hodinách, protože nejprve musí proběhnout mnoho různých kroků a reakcí.

Jak silný bude účinek hormonu, závisí mimo jiné:

• na počtu receptorů na povrchu dané buňky (nebo i uvnitř buňky, neboť některé hormonální receptory nacházejí uvnitř buněk),
• na tom, jak receptory na hormon reagují, tj. do jaké míry je buňka vůči danému hormonu citlivá*.

Jaké účinky mají hormony?

Účinky hormonů jsou velmi různorodé. Navíc většina hormonů nemá jen jeden, ale hned několik účinků. Kromě toho se na mnoha procesech v těle podílí nikoli jeden hormon, ale několik různých hormonů. Jednotlivé hormony se navzájem ovlivňují a jejich vzájemné působení je přesně koordinováno.

Stručně lze shrnout, že hormony řídí následující tělesné funkce:

Různé metabolické pochody, včetně energetického metabolismu. V regulaci metabolismu se uplatňují inzulin a glukagon (oba vznikají ve slinivce břišní), hormony štítné žlázy a některé hormony vznikající v nadledvinách (např. adrenalin a kortizol). Tato skupina hormonů ovlivňuje různé metabolické procesy – mj. určuje hladinu cukru v krvi (tzv. glykemii) – a reguluje spotřebu energie (viz samostatný článek Spotřeba energie v lidském těle). Na energetickou bilanci má vliv i růstový hormon (ten vzniká v hypofýze) a některé hormony vznikající v tukové tkáni.

Reakce na nebezpečné situace. Některé hormony – například adrenalin – regulují reakce těla na nebezpečné a stresové situace. Adrenalin mimo jiné zajišťuje, aby tělo mělo rychle k dispozici energetické zásoby, zvyšuje srdeční frekvenci (tj. srdce bije rychleji) a také zvyšuje krevní tlak. Podobné účinky má i kortizol.

Vodní a elektrolytová rovnováha. Množství vody a soli (přesneji řečeno elektrolytů, tzn. kladně a záporně nabitých rozpuštěných částic), které ledviny vylučují, je mimo jiné regulováno aldosteronem, což je hormon vznikající v nadledvinách. Na řízení vodní a elektrolytové rovnováhy se ale podílejí i dva tzv. tkáňové hormony (konkrétně renin a angiotenzin) společně s antidiuretickým hormonem (ten vzniká v hypothalamu, ale uvolňuje se z hypofýzy). Zjednodušené schéma tzv. renin-angiotenzin-aldosteronového systému (RAAS) je znázorněno na obr. 3.

Obrázek 3: Zjednodušené schéma renin-angiotenzin-aldosteronového systému. (Zdroj: depositphotos.com)

Růst. Růstový hormon (vznikající v hypofýze) působí na mnoho částí těla, u dětí podporuje růst (odtud pochází i jeho název). Poté, co se růstové ploténky „uzavřou“ (odborně řečeno osifikují), růstový hormon již nemůže podpořit další růst těla do výšky. Nicméně i u dospělých tento hormon pomáhá udržovat normální tělesnou stavbu, podílí se na rovnováze metabolických dějů a v neposlední řadě pomáhá udržovat normální hladinu glukózy v krvi (tzv. glykemii).

Metabolismus kostí. Na metabolismu kostí se do značné míry podílejí kalcitonin (jeden z hormonů štítné žlázy) a parathyroidní hormon (vzniká v příštítných tělískách). Oba tyto hormony mimo jiné regulují množství vápníku a fosfátu, která se ukládají v kostech. Významnou roli v metabolismu kostí však hrají i růstový hormon, pohlavní hormony a vitamin D.

Vývoj a sexualita. Ve vaječnících se tvoří ženské pohlavní hormony (např. estrogeny), zatímco ve varlatech vznikají mužské pohlavní hormony (např. testosteron). Malé množství androgenů, mezi které se řadí i testosteron, však vzniká i v nadledvinách. Testosteron se v tukové tkáni může přeměňovat na estrogeny, proto mají všichni lidé v těle různé koncentrace testosteronu i estrogenů. Pohlavní hormony ovlivňují mimo jiné tělesný vývoj, správné fungování pohlavních orgánů a sexualitu.

Zdroj: By OpenStax: Anatomy & Physiology, March 11, 2023, CC BY 4.0 [5]

Využití hormonů v lékařství

U některých onemocnění spojených s nedostatkem hormonů může lékař tyto hormony předpsat, aby se jejich nedostatek vykompenzoval. Jsou to například:

• hormony štítné žlázy při hypotyreóze;
• inzulin při diabetu mellitu 1. typu;
• kortizon a aldosteron při Addisonově chorobě;
• růstový hormon při jeho nedostatku (GHD).

Lékař může předepsat hormony i v některých jiných případech. Jsou to například:

• kortizon – nejčastěji při zánětlivých onemocněních nebo alergických reakcích;
• léky obsahující estrogeny – například při příznacích menopauzy (tzv. hormonální substituční léčba), při léčbě akné, nebo jako antikoncepce;
• atd.

Při léčbě některých onemocnění se využívá i poznatků o konkrétních hormonálních receptorech. Například u některých forem rakoviny prsu může onkolog předepsat lék, jehož účinná látka „obsadí“ estrogenový receptor (tj. receptor pro hormon estrogen). To znemožní působení estrogenu na nádorové buňky, čímž se zastaví jejich růst.

Jak je řízen endokrinní systém?

Aby hormony správně účinkovaly a nevychýlily tělo z rovnováhy, musí být všechny procesy endokrinního systému přesně koordinovány. Tělo například neustále reguluje množství každého hormonu, který mají odpovídající endokrinní buňky vytvářet a uvolňovat. Některé hormony se uvolňují pravidelně, podle určitého časového schématu. U některých hormonů se hladina mění v průběhu dne (například melatonin), u jiných v průběhu měsíce (např. hormony související s menstruačním cyklem u žen) apod.

Kromě toho se některé hormony uvolňují v reakci na určité podněty: například při stresových situacích, infekcích, změnách teploty, žízni nebo hladu. Tělo musí množství hormonů neustále přizpůsobovat aktuální situaci. Příkladem je hormon inzulin: ten snižuje hladinu glukózy v krvi (odborným názvem glykemii). Pokud je glykemie vysoká (typicky po jídle), tělo potřebuje více inzulinu. Slinivka břišní na to zareaguje a podle potřeby začne produkovat dostatečné množství inzulinu.

Zpětnovazebné regulační mechanismy

K regulaci množství jednotlivých hormonů, které mají být produkovány a uvolňovány, tělo využívá tzv. zpětnovazebné regulační mechanismy. Ty fungují v principu následovně:

• Tělo neustále kontroluje, jaké množství určitého hormonu je přítomno v krvi.
• Pokud je hladina daného hormonu v krvi příliš nízká, endokrinní buňky produkují a uvolňují větší množství tohoto hormonu.
• Pokud je hladina daného hormonu v krvi příliš vysoká, endokrinní buňky produkují a uvolňují menší množství tohoto hormonu.

Mnoho hormonů tímto způsobem ovlivňuje svou vlastní sekreci (to je odborný název pro „vylučování“). Kromě toho ve zpětnovazebných regulačních mechanismech často hrají roli takzvané „nadřazené“ hormony (mívají koncovku -tropin), které jsou produkovány ve dvou oblastech mozku: v hypothalamu (ten je součástí mezimozku) a v hypofýze (neboli podvěsku mozkovém). Odborný název pro tento typ zpětnovazebného regulačního mechanismu je hypothalamo-hypofyzární osa. Její fungování lze vysvětlit na příkladu kortizolu (obr. 4):

• Hypothalamus produkuje kortikotropin uvolňující hormon (CRH).
• CRH způsobí, že hypofýza uvolňuje kortikotropin (ACTH).  
• ACTH způsobí, že nadledviny produkují kortizol.        
• Hypothalamus a hypofýza průběžně „měří“ hladinu kortizolu v krvi.
• Pokud je hladina kortizolu v krvi vysoká, hypothalamus zpomalí sekreci CRH a hypofýza zpomalí sekreci ACTH (a z nadledvin se uvolňuje méně kortizolu).
• Pokud je hladina kortizolu v krvi nízká, hypothalamus zvýší sekreci CRH a hypofýza zvýší sekreci ACTH (a z nadledvin se uvolňuje více kortizolu).

Obrázek 4: Hypothalamo-hypofýzo-nadledvinová osa – schematický nákres. (Zdroj: depositphotos.com)

Zpětnovazebné regulační mechanismy fungující na principu hypothalamo-hypofyzární osy se uplatňují i u některých jiných hormonů (např. hormony štítné žlázy, prolaktin, folikulostimulační hormon či luteinizační hormon). Hypothalamus a hypofýza jsou z tohoto pohledu považovány za řídicí centrum endokrinního systému.

Účinek hormonů je řízen také například regulací hormonálních receptorů [3]. Celkově se na řízení endokrinního systému i účinku jednotlivých hormonů podílí celá řada různých faktorů, včetně nervového systému.

Jak mohou vznikat poruchy endokrinního systému?

Mnoho poruch endokrinního systému vzniká tím, že je narušena tvorba a uvolňování určitého hormonu:

• Pokud některá endokrinní žláza produkuje příliš velké množství hormonu, lékaři to označují odborným výrazem hyperfunkce.
• Pokud naopak některá endokrinní žláza produkuje nedostatečné množství hormonu, lékaři to označují odborným výrazem hypofunkce.

U některých poruch není narušena produkce hormonu, ale jeho účinek na cílové buňky.

Existuje celá řada příčin poruch endokrinního systému, například:

• Záněty endokrinních žláz. Ty vznikají často v důsledku autoimunitních procesů, méně často v důsledku infekcí. Záněty endokrinních žláz obvykle vedou k hypofunkci postižené žlázy, ale někdy i k její hyperfunkci.
• Výpadek „nadřazeného“ hormonu (tj. -tropinu, viz výše). Poruchy funkce hypofýzy nebo hypothalamu mohou mít zásadní dopad na zpětnovazebné regulační mechanismy různých hormonů.
• Defekty enzymů. Pro tvorbu hormonů jsou nutné různé enzymy. Pokud je takový enzym defektní, projeví se to nedostatkem příslušného hormonu.
• Poruchy hormonálních receptorů. Pokud hormonální receptor nereaguje na hormon správně, nemůže hormon splnit svůj účinek.
• Nádory v endokrinních žlázách. Tyto nádory jsou obvykle nezhoubné a vedou „jen“ k hyperfunkci příslušné žlázy. V endokrinních žlázách se však někdy mohou vyskytnout i zhoubné nádory, které zároveň narušují jejich funkci.

Jaké existují poruchy endokrinního systému?

Poruchy endokrinního systému i jejich konkrétní příznaky závisí na tom, který hormon je poruchou ovlivněn. Mezi poruchy endokrinního systému se tak řadí například [4]:

• hypotyreóza a hypertyreóza;
• cukrovka 1. typu a cukrovka 2. typu;
• osteoporóza;
• metabolický syndrom;
• obezita;
• kongenitální adrenální hyperplazie;
• Addisonova choroba;
• hypoparatyreóza a hyperparatyreóza;
• feochromocytom (nádor v dřeni nadledviny);
• hyperaldosteronismus (zvýšená produkce aldosteronu v kůře nadledvin);
• Cushingův syndrom (porucha funkce nadledvin, při níž nadledviny produkují nadměrné množství kortizolu);
• syndrom polycystických ovarií (PCOS);
• hyperprolaktinemie (zvýšené množství prolaktinu v krvi);
• nedostatek nebo nadbytek růstového hormonu.

Související odkazy

1. Society for Endocrinology: Hormones [Hormony] (odkaz vede na web britské Endokrinologické společnosti; jeho obsah je dostupný pouze v angličtině)
2. Society for Endocrinology: Glands [Žlázy] (odkaz vede na web britské Endokrinologické společnosti; jeho obsah je dostupný pouze v angličtině)
3. S. Nussey, S. Whitehead: Endocrinology – An Integrated Approach. Oxford: BIOS Scientific Publishers; 2001. Chapter 1, Principles of endocrinology. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK20/
4. Society for Endocrinology: Endocrine conditions [Poruchy endokrinního systému] (odkaz vede na web britské Endokrinologické společnosti; jeho obsah je dostupný pouze v angličtině)
5. OpenStax: Anatomy & Physiology, Hormones [Hormony] (odkaz vede na web openstax.org; jeho obsah je dostupný pouze v angličtině)