الهرمونات

يتطلب الحفاظ على الاستتباب داخل الجسم تنسيق العديد من الأجهزة والأعضاء المختلفة. تحدث إحدى آليات الاتصال بين الخلايا المتجاورة، وبين الخلايا والأنسجة في أجزاء بعيدة من الجسم، من خلال إطلاق مواد كيميائية تسمى الهرمونات. تُطلق الهرمونات (Hormones) في سوائل الجسم، وعادةً ما يكون الدم، الذي يحملها إلى خلاياها المستهدفة حيث تستحث استجابة. غالبًا ما توجد الخلايا التي تفرز الهرمونات في أعضاء محددة، تسمى الغدد الصماء (endocrine glands)، وتشكل الخلايا والأنسجة والأعضاء التي تفرز الهرمونات جهاز الغدد الصماء. تشمل أمثلة الأعضاء الصماء البنكرياس، الذي ينتج هرموني الأنسولين والغلوكاجون لتنظيم مستويات سكر الدم، والغدد الكظرية، التي تنتج هرمونات مثل الإبينفرين والنورإبينفرين التي تنظم الاستجابات للتوتر، والغدة الدرقية، التي تنتج هرمونات درقية تنظم معدلات الأيض.

تختلف الغدد الصماء عن الغدد خارجية الإفراز. تفرز الغدد خارجية الإفراز (Exocrine glands) مواد كيميائية عبر قنوات تؤدي إلى خارج الغدة (وليس إلى الدم). على سبيل المثال، يُفرز العرق الذي تنتجه الغدد العرقية في قنوات تحمل العرق إلى سطح الجلد. للبنكرياس وظائف صماء وخارجية الإفراز لأنه بالإضافة إلى إفراز الهرمونات في الدم، فإنه ينتج أيضًا عصارات هضمية، والتي تُحمل عبر قنوات إلى الأمعاء الدقيقة.

كيف تعمل الهرمونات

تُحدث الهرمونات تغييرات في الخلايا المستهدفة عن طريق الارتباط بمستقبلات على سطح الخلية أو داخل خلوية (intracellular) مستقبلات هرمونية (hormone receptors) محددة، وهي جزيئات مغروسة في غشاء الخلية أو تطفو في السيتوبلازم مغروسة في غشاء الخلية أو تطفو في السيتوبلازم ولها موقع ارتباط يطابق موقع ارتباط على جزيء الهرمون. وبهذه الطريقة، على الرغم من أن الهرمونات تنتشر في جميع أنحاء الجسم وتتلامس مع العديد من أنواع الخلايا المختلفة، إلا أنها تؤثر فقط على الخلايا التي تمتلك المستقبلات الضرورية. قد توجد مستقبلات هرمون معين على أو في العديد من الخلايا المختلفة أو قد تقتصر على عدد قليل من الخلايا المتخصصة. على سبيل المثال، تعمل هرمونات الغدة الدرقية على العديد من أنواع الأنسجة المختلفة، محفزة النشاط الأيضي في جميع أنحاء الجسم. يمكن أن تحتوي الخلايا على العديد من المستقبلات لنفس الهرمون، ولكنها غالبًا ما تمتلك أيضًا مستقبلات لأنواع مختلفة من الهرمونات. يحدد عدد المستقبلات التي تستجيب لهرمون ما حساسية الخلية لذلك الهرمون، والاستجابة الخلوية الناتجة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يتغير عدد المستقبلات المتاحة للاستجابة لهرمون بمرور الوقت، مما يؤدي إلى زيادة أو نقصان حساسية الخلية. في التنظيم بالرفع (up-regulation)، يزداد عدد المستقبلات استجابة لمستويات الهرمون المنخفضة المطولة، مما يجعل الخلية أكثر حساسية للهرمون ويسمح بمزيد من النشاط الخلوي. عندما ينخفض عدد المستقبلات استجابة لارتفاع مستويات الهرمون، وهو ما يسمى التنظيم بالتخفيض (down-regulation)، يقل النشاط الخلوي.

الغدد الصماء

تفرز الغدد الصماء الهرمونات في السائل الخلالي المحيط؛ ثم تنتشر تلك الهرمونات في الدم وتُحمل إلى مختلف الأعضاء والأنسجة داخل الجسم. تشمل الغدد الصماء الغدة النخامية، والغدة الدرقية، والغدد جارات الدرقية، والغدد الكظرية، والغدد التناسلية، والغدة الصنوبرية، والبنكرياس.

تقع الغدة النخامية (pituitary gland)، التي تسمى أحيانًا النخامية، في قاعدة الدماغ (شكل 16.13أ). وهي متصلة بالوطاء. يخزن الفص الخلفي ويطلق الأوكسيتوسين والهرمون المضاد لإدرار البول اللذين ينتجهما الوطاء. يستجيب الفص الأمامي للهرمونات التي ينتجها الوطاء عن طريق إنتاج هرموناته الخاصة، ومعظمها ينظم الغدد الأخرى المنتجة للهرمونات.

شكل 16.13 (أ) تقع الغدة النخامية في قاعدة الدماغ، فوق جذع الدماغ مباشرة. (ب) تقع الغدد جارات الدرقية على السطح الخلفي للغدة الدرقية. (ج) تقع الغدد الكظرية فوق الكلى. د) يوجد البنكرياس بين المعدة والأمعاء الدقيقة. (المصدر: تعديل لعمل NCI, NIH)

تنتج الغدة النخامية الأمامية ستة هرمونات: هرمون النمو، والبرولاكتين، والهرمون المنبه للدرقية، والهرمون الموجه لقشر الكظر، والهرمون المنبه للجريب، والهرمون اللوتيني. يحفز هرمون النمو الأنشطة الخلوية مثل تخليق البروتين التي تعزز النمو. يحفز البرولاكتين إنتاج الحليب من قبل الغدد الثديية. تنظم الهرمونات الأخرى التي تنتجها الغدة النخامية الأمامية إنتاج الهرمونات بواسطة الأنسجة الصماء الأخرى (جدول 16.1). تختلف الغدة النخامية الخلفية بشكل كبير في تركيبها عن الغدة النخامية الأمامية. إنها جزء من الدماغ، تمتد نزولاً من الوطاء، وتحتوي بشكل أساسي على ألياف عصبية تمتد من الوطاء إلى الغدة النخامية الخلفية.

تقع الغدة الدرقية (thyroid gland) في الرقبة، أسفل الحنجرة مباشرة وأمام القصبة الهوائية (شكل 16.13ب). وهي غدة على شكل فراشة ذات فصين متصلين. تقوم خلايا جريبات الغدة الدرقية بتخليق هرمون الثيروكسين، المعروف أيضًا باسم T₄ لأنه يحتوي على أربع ذرات يود، وثلاثي يودوثيرونين، المعروف أيضًا باسم T₃ لأنه يحتوي على ثلاث ذرات يود. تُفرز T₃ و T₄ من الغدة الدرقية استجابة للهرمون المنبه للدرقية الذي تنتجه الغدة النخامية الأمامية، ولكل من T₃ و T₄ تأثير تحفيز النشاط الأيضي في الجسم وزيادة استخدام الطاقة. كما تنتج الغدة الدرقية هرمونًا ثالثًا، وهو الكالسيتونين. يُفرز الكالسيتونين استجابة لارتفاع تركيزات أيونات الكالسيوم في الدم وله تأثير في خفض تلك المستويات.

يمتلك معظم الناس أربع غدد جارات درقية (parathyroid glands)؛ ومع ذلك، يمكن أن يتراوح العدد من اثنتين إلى ست. تقع هذه الغدد على السطح الخلفي للغدة الدرقية (شكل 16.13ب).

تنتج الغدد جارات الدرقية هرمون الغدة جارات الدرقية. يزيد هرمون الغدة جارات الدرقية من تركيزات الكالسيوم في الدم عندما تنخفض مستويات أيونات الكالسيوم عن المعدل الطبيعي.

تقع الغدد الكظرية (adrenal glands) فوق كل كلية (شكل 16.13ج). تتكون الغدد الكظرية من قشرة كظرية خارجية ولب كظري داخلي. تفرز هذه المناطق هرمونات مختلفة.

تنتج قشرة الغدة الكظرية القشريات المعدنية، والقشريات السكرية، والأندروجينات. القشري المعدني الرئيسي هو الألدوستيرون، الذي ينظم تركيز الأيونات في البول والعرق واللعاب. يُحفز إفراز الألدوستيرون من قشرة الغدة الكظرية بانخفاض تركيزات أيونات الصوديوم في الدم، أو حجم الدم، أو ضغط الدم، أو بزيادة مستويات البوتاسيوم في الدم. تحافظ القشريات السكرية على مستويات سكر الدم المناسبة بين الوجبات. كما تتحكم في الاستجابة للتوتر عن طريق زيادة تخليق الجلوكوز من الدهون والبروتينات وتتفاعل مع الإبينفرين لتسبب تضيق الأوعية.

تفرز الخصيتان وقشرة الغدة الكظرية الأندروجينات، وتنتج الخصيتان كمية أكبر تدفع في الغالب التطور في الجهاز التناسلي الخصوي. عندما تُنتج الأندروجينات، يتحول بعضها لاحقًا إلى إستروجينات. تتشابه الأندروجينات والإستروجينات في التركيب الكيميائي وتنشأ من نفس الجزيء. تحدث كميات ضئيلة من الإستروجين في جميع البشر بفعل عمليات في الأنسجة الدهنية والدماغ والجلد والعظام، والتي تحول التستوستيرون إلى إستروجين. قد تكمل الكمية الصغيرة من الأندروجينات المنتجة في قشرة الغدة الكظرية الهرمونات التي تطلقها الغدد التناسلية. يحتوي لب الغدة الكظرية على نوعين من الخلايا الإفرازية: أحدهما ينتج الإبينفرين (الأدرينالين) والآخر ينتج النورإبينفرين (النورأدرينالين). يسبب الإبينفرين والنورإبينفرين تغييرات فورية وقصيرة المدى استجابة للمؤثرات، مما يحفز ما يسمى باستجابة الكر والفر. تشمل الاستجابات زيادة معدل ضربات القلب، ومعدل التنفس، وانقباضات عضلة القلب، ومستويات سكر الدم. كما أنها تسرع من تكسير الجلوكوز في العضلات الهيكلية والدهون المخزنة في الأنسجة الدهنية، وتعيد توجيه تدفق الدم نحو العضلات الهيكلية وبعيدًا عن الجلد والأحشاء. يُحفز إطلاق الإبينفرين والنورإبينفرين بواسطة النبضات العصبية من الجهاز العصبي الودي التي تنشأ من الوطاء.

البنكرياس (pancreas) هو عضو مستطيل يقع بين المعدة والجزء القريب من الأمعاء الدقيقة (شكل 16.13د). يحتوي على خلايا خارجية الإفراز تفرز الإنزيمات الهاضمة وخلايا صماء تطلق الهرمونات.

تشكل الخلايا الصماء في البنكرياس تجمعات تسمى جزر البنكرياس أو جزر لانغرهانس. من بين أنواع الخلايا في كل جزيرة بنكرياسية توجد خلايا ألفا، التي تنتج هرمون الغلوكاجون، وخلايا بيتا، التي تنتج هرمون الأنسولين. تنظم هذه الهرمونات مستويات سكر الدم. تطلق خلايا ألفا الغلوكاجون مع انخفاض مستويات سكر الدم. عندما ترتفع مستويات سكر الدم، تطلق خلايا بيتا الأنسولين. يسبب الغلوكاجون إطلاق الجلوكوز إلى الدم من الكبد، ويسهل الأنسولين امتصاص الجلوكوز بواسطة خلايا الجسم.

تنتج الغدد التناسلية — الخصيتان والمبيضان — هرمونات ستيرويدية. تنتج الخصيتان الأندروجينات، وأبرزها التستوستيرون، الذي يحفز إنتاج الخلايا المنوية، ونمو وتطور الخصيتين والقضيب، وزيادة النمو الهيكلي والعضلي، وتضخم الحنجرة، وزيادة نمو الشعر وإعادة توزيعه في الجسم. ينتج المبيضان الإستروجين والبروجسترون، اللذين يسببان، خلال فترة البلوغ، زيادة تطور أنسجة الثدي، وإعادة توزيع الدهون نحو الوركين والساقين والثدي، ونضج الرحم والمهبل، وينظمان إنتاج البويضات. إذا حدث حمل، فإن هذه الهرمونات تدير وتجهز أجهزة الجسم للحمل والولادة.

هناك عدة أعضاء وظائفها الأساسية ليست صماء ولكنها تمتلك أيضًا وظائف صماء. وتشمل هذه الأعضاء القلب والكلى والأمعاء والغدة الزعترية والأنسجة الدهنية. يحتوي القلب على خلايا صماء في جدران الأذينين تطلق هرمونًا استجابة لزيادة حجم الدم. يسبب هذا الهرمون انخفاضًا في حجم الدم وضغط الدم، ويقلل من تركيز Na⁺ في الدم.

ينتج الجهاز الهضمي عدة هرمونات تساعد في الهضم. تقع الخلايا الصماء في الغشاء المخاطي للجهاز الهضمي في جميع أنحاء المعدة والأمعاء الدقيقة. وهي تحفز إطلاق العصارات الهضمية، التي تساعد على تكسير وهضم الطعام في الجهاز الهضمي.

تمتلك الكلى أيضًا وظيفة صماء. ينظم اثنان من هذه الهرمونات تركيزات الأيونات وحجم الدم أو ضغطه. يُفرز الإريثروبويتين (EPO) من الكلى استجابة لمستويات الأكسجين المنخفضة. يحفز EPO تكوين خلايا الدم الحمراء في نخاع العظم. وقد استخدم الرياضيون EPO لتحسين الأداء. لكن تعاطي EPO له مخاطره، لأنه يزيد من كثافة الدم ويزيد الضغط على القلب؛ كما يزيد من خطر الجلطات الدموية وبالتالي النوبات القلبية والسكتة الدماغية.

توجد الغدة الزعترية (thymus) خلف عظم القص. تنتج الغدة الزعترية هرمونات يشار إليها باسم الثيموسينات، والتي تساهم في تطوير الاستجابة المناعية لدى الرضع. تنتج الأنسجة الدهنية، أو النسيج الشحمي، هرمون الليبتين استجابة لتناول الطعام. ينتج الليبتين شعورًا بالشبع بعد الأكل، مما يقلل من الرغبة في المزيد من الأكل.

تنظيم إنتاج الهرمونات

يتم التحكم في إنتاج الهرمونات وإطلاقها بشكل أساسي عن طريق التغذية الراجعة السلبية، كما هو موضح في مناقشة الاستتباب. وبهذه الطريقة، يتم الحفاظ على تركيز الهرمونات في الدم ضمن نطاق ضيق. على سبيل المثال، تشير الغدة النخامية الأمامية إلى الغدة الدرقية لإطلاق هرمونات الغدة الدرقية. ثم تعطي المستويات المتزايدة من هذه الهرمونات في الدم تغذية راجعة إلى الوطاء والغدة النخامية الأمامية لتثبيط المزيد من الإشارات إلى الغدة الدرقية (شكل 16.14).

ربط بصري

شكل 16.14 تحفز الغدة النخامية الأمامية الغدة الدرقية على إطلاق هرمونات الغدة الدرقية T₃ و T₄. تؤدي المستويات المتزايدة من هذه الهرمونات في الدم إلى تغذية راجعة إلى الوطاء والغدة النخامية الأمامية لتثبيط المزيد من الإشارات إلى الغدة الدرقية. (المصدر: تعديل لعمل Mikael Häggström)

يؤدي تضخم الغدة الدرقية، وهو مرض ناتج عن نقص اليود، إلى عدم قدرة الغدة الدرقية على تكوين T₃ و T₄. يحاول الجسم عادة التعويض عن طريق إنتاج كميات أكبر من TSH. أي من الأعراض التالية تتوقع أن يسببها تضخم الغدة الدرقية؟

1. قصور الغدة الدرقية، مما يؤدي إلى زيادة الوزن، والحساسية للبرد، وانخفاض النشاط العقلي.
2. فرط نشاط الغدة الدرقية، مما يؤدي إلى فقدان الوزن، والتعرق الغزير، وزيادة معدل ضربات القلب.
3. فرط نشاط الغدة الدرقية، مما يؤدي إلى زيادة الوزن، والحساسية للبرد، وانخفاض النشاط العقلي.
4. قصور الغدة الدرقية، مما يؤدي إلى فقدان الوزن، والتعرق الغزير، وزيادة معدل ضربات القلب.