Oś HPTA – hormonalna kolumna organizmu mężczyzny

Spójność sygnalizacji wewnątrzustrojowej

Ludzki organizm jest złożony z wielu komórek, które skupione w tkanki i narządy podejmują swoje funkcje. Warto zauważyć, iż są one ze sobą dość precyzyjnie skoordynowane. Pojawia się więc pytanie: jaka siła stoi za tak dokładną regulacją?

Odpowiedź, chyba nie jest zaskakująca, gdyż wszystko dzieje się za sprawą dwóch uzupełniających się układów – nerwowego i hormonalnego. Pierwszy z nich co prawda przekazuje informacje z zaskakująco dużą prędkością (nawet do 120 m/s), jednak ich rozprzestrzenianie się jest ograniczone (nie każda z komórek może być unerwiona), a efekt krótkotrwały. Tam, gdzie nie mogą dotrzeć sygnały nerwowe, dominującą rolę przejmuje układ hormonalny, którego mediatory oddziałują wolniej i na zdecydowanie większej powierzchni.

Koordynująca rola podwzgórza.

Niejakim „skrzyżowaniem” wyżej opisywanych układów jest podwzgórze. Anatomicznie należy ono do ośrodkowego układu nerwowego (międzymózgowia). Posiada liczne połączenia z innymi częściami mózgowia (pień mózgu, układ limbiczny, układ siatkowaty), a także  autonomicznym układem nerwowym. Powiązania te są istotne z punktu kontroli rytmu dobowego, głodu, pragnienia, temperatury ciała, czy emocji.

W zachowaniu równowagi pomagają substancje przekaźnikowe. Neurotransmitery pozwalają na komunikację w obrębie OUN, zaś neurohormony odpowiadają za adekwatne pobudzanie niższych pięter układu hormonalnego. W podwzgórzu syntetyzowanych jest wiele hormonów pobudzających przysadkę lub narządy docelowe (liberyny), a także hamujących ich funkcje (statyny).

Przechodząc jednak do meritum, a więc homeostazy osi podwzgórze-przysadka-jądra, nie sposób pominąć hormonu, jakim jest GnRH. Związek ten należy do grupy peptydów, składa się bowiem z 10 aminokwasów. Jego głównym działaniem jest stymulacja wydzielania gonadotropin (LH i FSH, nie ma działania wybiórczego), co ma miejsce dopiero w trakcie okresu dojrzewania. Jako ciekawostkę warto dodać, iż GnRH jest wydzielane z komórek podwzgórza w sposób pulsacyjny – częste pulsy stymulują sekrecję LH, rzadsze zaś FSH.

Interakcje GnRH-czynniki zewnętrzne

Opisana wyżej regulacja jest uwarunkowana licznymi czynnikami wpływającymi na układy neuronalne, znajdujące się niejako piętro wyżej (tzw. układ kisspeptyny) nad podwzgórzowym systemem wydzielającym gonadoliberynę. Należą do nich zarówno sygnały hormonalne, docierające z gonad, jak również informacje płynące ze środowiska zewnętrznego:

  • Hormony steroidowe – mówiąc o układzie hormonalnym mężczyzn na myśl przychodzi głównie podwyższony poziom testosteronu, ale jak wykazano w badaniach również produkty jego metabolizmu, głównie dihydrotestosteron (DHT), a nawet estrogeny po aromatyzacji;
  • Stres, a przede wszystkim związany z nim kortyzol, który działa w dwojaki sposób – bezpośrednio, tłumiąc sekrecję GnRH, a także zwiększając poziom prolaktyny, kolejnego z inhibitorów;
  • Długotrwały niedobór energii – szczególnie znany i dotkliwy problem podczas zbyt długiej i zbyt restrykcyjnej diety redukcyjnej; poprzez zmniejszoną ilość leptyny (hormonu wytwarzanego przez tkankę tłuszczową) dochodzi do spadku wydzielania GnRH i gonadotropin, a tym samym do wtórnych zaburzeń hormonalnych (w tym spadku poziomu testosteronu).

Druga linia – przysadka mózgowa

Jak już zostało wcześniej wspomniane, kolejnym szczeblem regulacji jest przysadka mózgowa, niewielki narząd neuroendokrynny leżący nieco pod podwzgórzem w anatomicznej strukturze, zwanej siodłem tureckim. Wytwarza wiele hormonów tropowych, pobudzających do działania docelowe gruczoły dokrewne, jak również reaguje na docierające sygnały zwrotne.

Z punktu widzenia funkcji osi HPTA, najważniejsze są FSH i LH. Obydwa hormony wiążą się z receptorami w jądrach, jednak pełnią odmienne funkcje. FSH uczestniczy w pobudzaniu spermatogenezy. Warto pamiętać, iż stymuluje również produkcję ABP, czyli białko wiążące i transportujące androgeny, których synteza kontrolowana jest właśnie przez LH. Będąc bardziej konkretnym LH indukuje ekspresję enzymu, katalizującego przemiany cholesterolu i androstendionu w testosteron (ostatniego etapu steroidogenezy w jądrach).

Ciekawostką jest, iż ABP ma dość podobną budowę do SHBG – różnica polega jedynie na miejscu produkcji i dołączonych grupach glikozylowych.

Co z tym testosteronem?

Testosteron pod względem właściwości chemicznych (jako hormon wytworzony na bazie pochodnej lipidowej) odznacza się lipofilnością. Tym samym może swobodnie przenikać przez błony biologiczne (błonę komórkową i jądrową). Receptory dla niego umieszczone są w cytoplazmie komórki, pełniąc (po związaniu się z hormonem) rolę czynnika transkrypcyjnego. Tym samym można rzec, iż testosteron jest pozytywnym regulatorem procesu ekspresji genów i biosyntezy białek.

Należy więc zadać sobie pytanie, na jakie komórki może on oddziaływać? W organizmie dorosłego mężczyzny są to przede wszystkim:

  • Pęcherzyki nasienne;
  • Gruczoł krokowy;
  • Kości;
  • Mięśnie szkieletowe.

Sportowców najbardziej interesuje ostatni punkt uchwytu. Jak się okazuje, testosteron przede wszystkim nasila syntezę białek mięśniowych, tym samym zwiększają objętość trenowanych mięśni. Promuje bardziej ekonomiczne wykorzystanie aminokwasów w procesach anabolicznych, ułatwiając ponowne włączenie „zużytych” cegiełek w pulę białek, co przyrównać można do „metabolicznego recyklingu”.

Na przykładzie zawodników stosujących środki dopingujące zaobserwowano dodatkowe, ciekawe efekty takiej suplementacji. Jak się okazuje, testosteron zwiększa ilość jąder komórkowych w komórkach trenowanych mięśni. Jest to o tyle istotne, że to od tych struktur zależy przebieg (a raczej efektywność) syntezy protein. Proces powielania liczby jąder komórkowych zachodzi, dzięki aktywacji komórek satelitarnych (swoistego rodzaju prekursorów dla komórek mięśni szkieletowych). Mogą one również różnicować się także bezpośrednio do włókien mięśniowych. Zwiększa się także ilość komórek satelitarnych.

Co ciekawe, testosteron może wpływać również na funkcje komórek tkanki tłuszczowej. Zauważono, iż uwrażliwia je na działanie katecholamin, a także zmniejsza wychwyt wolnych kwasów tłuszczowych. Postuluje się również jego zdolność do hamowania różnicowania adipocytów.

Warto również nadmienić, iż testosteron wpływa na:

  • Syntezę erytropoetyny w nerkach, hormonu, który odpowiada za produkcję erytrocytów. Stan chronicznego podwyższenia poziomu EPO, może doprowadzić do czerwienicy rzekomej i powikłań zatorowo-zakrzepowych, związanych z nadmierną agregacją płytek i zawyżoną liczbą elementów morfotycznych krwi;
  • Równowagę elektrolitową, zatrzymując w organizmie sód, potas i fosforany, co może objawić się jako problemy z podniesionym ciśnieniem krwi (choć patofizjologia tej dolegliwości nie jest w pełni wyjaśniona), zaburzeniami rytmu serca i zwiększoną retencją wody;
  • Gospodarkę lipidową, zwiększając stężenie cholesterolu LDL, zaś obniżając HDL;
  • Ośrodkowy układ nerwowy, warunkując prawidłowe libido, nastrój, czy funkcje kognitywne.
  • Odporność, w nadmiarze doprowadzając do immunosupresji.

Mechanizm sprzężenia zwrotnego ujemnego

Warto o nim wspomnieć dla samego porządku. Jego założenie jest proste – hormony wytwarzane piętro niżej, hamują działanie gruczołu, który pobudzał ich wydzielanie. Znaczy to tyle, iż przysadka (w domyśle LH) hamuje podwzgórze (wydzielanie GnRH), z kolei testosteron produkowany w jądrach, pełni rolę inhibitora zarówno dla przysadki, jak i podwzgórza.

Obwodowa konwersja hormonów

Głównymi produktami przemian testosteronu są DHT i estradiol. Pierwszy z nich powstaje głównie w gruczole krokowym, skórze i wątrobie, zaś drugi w tkance tłuszczowej, kostnej i mózgu.

Dlaczego hCG, a nie LH?

Stosowanie dopingu farmakologicznego wiąże się z wyłączeniem funkcji jąder. Ma to miejsce ze względu na supresję przysadki mózgowej, zewnętrzną podażą testosteronu. W celu jej „odblokowania” stosuje się preparaty, zawierające gonadotropinę kosmówkową (hCG). Wiedząc jednak, że to LH, dlaczego nie stosuje się środków, zawierających jego pochodne?

Odpowiedź jest prosta. Preparaty hCG są znaczniej bardzo dostępne na rynku, ponadto, co ciekawe hCG wykazuje podobieństwo w budowie molekularnej do LH. Dzięki temu oddziałując na receptory w jądrach, równie efektywnie nasila produkcję testosteronu w komórkach Leydiga.

Podobało się? Dołącz do naszej grupy, gdzie znajdziesz niepublikowane materiały na temat dopingu i hormonów.

Bibliografia:

  1. David G. Gardner DS. Endokrynologia ogólna i kliniczna Greenspana. David G. Gardner M, MS, Dolores Shoback, MD, editor. Lublin: Wydawnictwo Czelej Sp. z. o.o.; 2007.
  2. Gonadotropina kosmówkowa (rekombinowana) – Medycyna Praktyczna: opis, ceny, refundacja 2020
  3. Testosteron – Medycyna Praktyczna: opis, ceny, refundacja 2020
  4. Ajayi AA, Halushka PV. Castration reduces platelet thromboxane A2 receptor density and aggregability. Qjm. 2005;98(5):349-56.
  5. Ajayi AA, Mathur R, Halushka PV. Testosterone increases human platelet thromboxane A2 receptor density and aggregation responses. Circulation. 1995;91(11):2742-7.
  6. Gao W, Bohl CE, Dalton JT. Chemistry and Structural Biology of Androgen Receptor. Chem Rev. 2005;105(9):3352-70.
  7. Nassar GN, Raudales F, Leslie SW. Physiology, Testosterone. 2019.
  8. Publishing HH. Testosterone — What It Does And Doesn’t Do – Harvard Health. 2020.
  9. Kadi F. Cellular and molecular mechanisms responsible for the action of testosterone on human skeletal muscle. A basis for illegal performance enhancement.  Br J Pharmacol. 1542008. p. 522-8.
  10. Marques P, Skorupskaite K, George JT, Anderson RA. Physiology of GNRH and Gonadotropin Secretion. 2018.
  11. Trigunaite A, Dimo J, Jorgensen TN. Suppressive effects of androgens on the immune system. Cell Immunol. 2015;294(2):87-94.