37.6: ויסות תהליכי גוף - ויסות הורמונלי של מערכת ההפרשה

מטרות למידה

• הסבר כיצד פעולותיהם של הורמונים שונים מווסתות את מערכת ההפרשה

ויסות הורמונלי של מערכת ההפרשה

שמירה על איזון מים תקין בגוף חשובה למניעת התייבשות או הידרציה יתר (היפונתרמיה). ריכוז המים של הגוף מנוטר על ידי אוסמורצפטורים בהיפותלמוס, המזהים את ריכוז האלקטרוליטים בנוזל החוץ תאי. ריכוז האלקטרוליטים בדם עולה כאשר יש אובדן מים הנגרם כתוצאה מזיעה מוגזמת, צריכת מים לא מספקת או נפח דם נמוך כתוצאה מאובדן דם. עלייה ברמות האלקטרוליטים בדם גורמת לאות עצבי שנשלח מהקולטנים האוסמורצפטורים בגרעינים ההיפותלמיים. יותרת המוח הקדמית מורכבת מתאי בלוטות המפרישים הורמוני חלבון. בלוטת יותרת המוח יש שני מרכיבים: הקדמי והאחורי. יותרת המוח האחורית היא הרחבה של ההיפותלמוס. הוא מורכב ברובו מנוירונים המתמשכים עם ההיפותלמוס.

הורמון אנטי-דיורטי (ADH)

ההיפותלמוס מייצר הורמון פוליפפטיד המכונה הורמון אנטי-דיורטי (ADH), המועבר אל בלוטת יותרת המוח האחורית ומשתחרר ממנה. הפעולה העיקרית של ADH היא להסדיר את כמות המים המופרשים על ידי הכליות. מכיוון ש- ADH (המכונה גם וזופרסין) גורם לספיגה חוזרת ישירה של מים מצינורות הכליות, מלחים ופסולת מרוכזים במה שיופרש בסופו של דבר כשתן. ההיפותלמוס שולט במנגנוני הפרשת ADH, בין אם על ידי ויסות נפח הדם או ריכוז המים בדם. התייבשות או לחץ פיזיולוגי עלולים לגרום לעלייה באוסמולריות מעל לרמות הסף, מה שמעלה, בתורו, הפרשת ADH ואגירת מים, וגורם לעלייה בלחץ הדם. ADH עובר בזרם הדם לכליות שם הוא משנה את הכליות כדי להפוך לחדירות יותר למים על ידי החדרה זמנית של תעלות מים, אקוופורינים, לתוך צינוריות הכליה. מים זזים מתוך צינוריות הכליה דרך האקוופורינים, ומפחיתים את נפח השתן. המים נספגים מחדש לתוך הנימים, ומורידים את האוסמולריות בדם חזרה למצב נורמלי. ככל שהאוסמולריות בדם יורדת, מנגנון משוב שלילי מפחית את פעילות האוסמורצפטורים בהיפותלמוס; הפרשת ADH מופחתת. ניתן להפחית את שחרור ADH על ידי חומרים מסוימים, כולל אלכוהול, העלולים לגרום לייצור מוגבר של שתן והתייבשות.

תת-ייצור כרוני של ADH או מוטציה בקולטן ADH גורמים לסוכרת אינסיפידוס. אם יותרת המוח האחורית אינה משחררת מספיק ADH, מים לא יכולים להישמר על ידי הכליות והם הולכים לאיבוד כשתן. זה גורם לצמא מוגבר, אך מים שנלקחים שוב הולכים לאיבוד ויש לצרוך אותם ללא הרף. אם המצב אינו חמור, התייבשות עלולה שלא להתרחש, אך מקרים חמורים עלולים להוביל לחוסר איזון אלקטרוליטי כתוצאה מהתייבשות.

הורמון נוסף האחראי לשמירה על ריכוזי האלקטרוליטים בנוזלים חוץ תאיים הוא אלדוסטרון, הורמון סטרואידים המיוצר על ידי קליפת האדרנל. בניגוד ל-ADH, המקדם ספיגה חוזרת של מים לשמירה על איזון מים תקין, אלדוסטרון שומר על איזון מים תקין על ידי שיפור ספיגה חוזרת של Na ⁺ והפרשת ^K+ מנוזל חוץ תאי של התאים באבוביות הכליות. מכיוון שהוא מיוצר בקליפת המוח של בלוטת יותרת הכליה ומשפיע על ריכוזי המינרלים Na ^{+ ו-} K ⁺, אלדוסטרון מכונה מינרלוקורטיקואיד, סטרואידים המשפיעים על איזון היונים והמים. שחרור אלדוסטרון מגורה על ידי ירידה ברמות הנתרן בדם, נפח הדם או לחץ הדם, או עלייה ברמות האשלגן בדם. זה גם מונע את אובדן Na ⁺ מזיעה, רוק ומיץ קיבה. הספיגה המחודשת של Na ⁺ גורמת גם לספיגה מחדש אוסמוטית של מים, המשנה את נפח הדם ולחץ הדם.

ניתן לעורר ייצור אלדוסטרון על ידי לחץ דם נמוך, מה שמעורר רצף של שחרור כימי. כאשר לחץ הדם יורד, מערכת הרנין-אנגיוטנסין-אלדוסטרון (RAAS) מופעלת. תאים במנגנון הסמיך-פלומרולרי, המסדיר את תפקודי הנפרונים של הכליה, מזהים זאת ומשחררים רנין. רנין, אנזים, מסתובב בדם ומגיב עם חלבון פלזמה המיוצר על ידי הכבד הנקרא אנגיוטנסינוגן. כאשר אנגיוטנסינוגן נבקע על ידי רנין, הוא מייצר אנגיוטנסין I, אשר לאחר מכן הופך לאנגיוטנסין II בריאות. אנגיוטנסין II מתפקד כהורמון, וגורם לשחרור ההורמון אלדוסטרון על ידי קליפת האדרנל, וכתוצאה מכך ספיגה חוזרת של Na ⁺ מוגברת, החזקת מים ועלייה בלחץ הדם. אנגיוטנסין II, בנוסף להיותו מכווץ כלי דם חזק, גורם גם לעלייה ב- ADH ולצמא מוגבר, שניהם עוזרים להעלות את לחץ הדם.

איור\(\PageIndex{1}\): פעולה של אלדוסטרון: ADH ואלדוסטרון מגבירים את לחץ הדם והנפח. אנגיוטנסין II מגרה שחרור של הורמונים אלה. אנגיוטנסין II, בתורו, נוצר כאשר רנין מבקע אנגיוטנסין. זה מגביר את החזקת המים ולחץ הדם.

נקודות מפתח

• ההיפותלמוס עוקב אחר כמות המים בגוף על ידי חישה בריכוז האלקטרוליטים בדם; ריכוז גבוה של אלקטרוליטים פירושו שרמת המים בגוף נמוכה.
• הורמון אנטי-דיורטי (ADH), המיוצר על ידי ההיפותלמוס ומשתחרר על ידי יותרת המוח האחורית, גורם ליותר מים להישמר על ידי הכליות כאשר מפלס המים בגוף נמוך.
• ADH משפיע על החזקת מים על ידי יצירת תעלות מיוחדות למים, הנקראות אקוופורינים, בתוך הכליות כך שניתן יהיה לספוג יותר מים לפני שהם מופרשים.
• אלדוסטרון, המיוצר על ידי קליפת האדרנל, גורם לאגירת מים בגוף על ידי העלאת רמות יוני הנתרן והאשלגן בדם, מה שגורם לגוף לספוג מחדש יותר מים.
• כאשר לחץ הדם נמוך, משתחרר האנזים רנין, אשר מבקע את החלבון אנגיוטנסינוגן לאנגיוטנסין I, המומר עוד יותר לאנגיוטנסין II.
• אנגיוטנסין II מאותת לקליפת האדרנל לשחרר אלדוסטרון, מה שמגביר לאחר מכן את החזקת יוני הנתרן, ומשפר את הפרשת יוני הפוסטסיום, וכתוצאה מכך החזקת מים ועלייה בלחץ הדם.

מונחי מפתח

• רנין: אנזים במחזור המשתחרר על ידי כליות יונקים הממיר אנגיוטנסינוגן לאנגיוטנסין-I הממלא תפקיד בשמירה על לחץ הדם
• מינרלוקורטיקואיד: כל אחד מקבוצת הורמונים סטרואידים, המאופיין בדמיונם לאלדוסטרון והשפעתם על חילוף החומרים של מלח ומים
• אלקטרוליט: כל אחד מהיונים השונים (כגון נתרן או כלוריד) המווסתים את המטען החשמלי על התאים ואת זרימת המים על פני הממברנות שלהם
• אקוופורין: כל סוג של חלבונים היוצרים נקבוביות בקרום התאים הביולוגיים
• אלדוסטרון: הורמון מינרלוקורטיקואיד, המופרש על ידי קליפת האדרנל, המסדיר את מאזן הנתרן והאשלגן בגוף
• אוסמורצפטור: קולטן חושי המצוי בעיקר בהיפותלמוס של רוב האורגניזמים ההומיאותרמיים המזהה שינויים בלחץ האוסמוטי
• הורמון אנטי-דיורטי: הורמון המופרש מבלוטת יותרת המוח האחורית המסדיר את כמות המים המופרשים על ידי הכליות