Endokrin Sistem ve Hormonlar

Hormonlar ve endokrin sistem

Vücudumuzdaki milyarlarca hücrenin uyum içinde çalışması için hücreler arasında sürekli bilgi akışı gerekir. Bu düzenlemeyi iki sistem birlikte yapar: sinir sistemi ve endokrin sistem. Sinir sistemi, sinir hücreleri boyunca ilerleyen elektriksel uyarılarla ve sinapslarda salınan sinir ileticileriyle çalışır. Endokrin sistem ise kimyasal haberciler kullanır. Bu habercilere hormon, hormonları üretip doğrudan kana veren yapılara endokrin bez (iç salgı bezi) denir.

Hormonların ortak özellikleri şunlardır:

• Endokrin bezlerden ve bazı özelleşmiş hücrelerden salgılanır, kan yoluyla bütün vücuda taşınır.
• Kanla her yere ulaşsa da yalnızca o hormona özgü reseptörü taşıyan hücreleri etkiler. Bu hücrelere hedef hücre denir. Reseptörü olmayan bir hücre, hormon çevresinde dolaşsa bile ondan etkilenmez.
• Çok az miktarda etkilidir. Kandaki hormon derişimleri çok düşüktür ama etkileri büyüktür.
• Etkisi sinirsel düzenlemeye göre yavaş başlar ve uzun sürer. Büyüme, gelişme, üreme, metabolizma hızı gibi uzun soluklu olayları hormonlar yönetir.
• Bir hormonun birden fazla hedefi olabilir; bir hücre de birden fazla hormondan etkilenebilir.
• Hormonlar etkilerini gösterdikten sonra çoğunlukla karaciğerde etkisiz hâle getirilir, yıkım ürünleri böbreklerle atılır. Bu yüzden bir hormonun etkisinin sürmesi için salgının devam etmesi gerekir.

Bazı hormonlar birbirine zıt etki gösterir. Kan şekerini düşüren insülin ile yükselten glukagon, kandaki kalsiyumu düşüren kalsitonin ile yükselten parathormon bu tür antagonist (zıt etkili) hormon çiftleridir. Zıt etkili iki hormonun birlikte çalışması, düzenlenen değerin dar bir aralıkta kalmasını sağlar. Vücudun iç ortamını bu şekilde dengede tutmasına homeostazi denir.

Hormonların kimyasal yapısı ve hedef hücre

Hormonları kimyasal yapılarına göre üç grupta toplayabiliriz:

• Protein ve peptit yapılı hormonlar: insülin, glukagon, büyüme hormonu, TSH, ACTH, FSH, LH, prolaktin, ADH, oksitosin, parathormon, kalsitonin. Amino asitlerden ribozomlarda sentezlenir, suda çözünür.
• Steroit yapılı hormonlar: aldosteron, kortizol, testosteron, östrojen ve progesteron. Kolesterolden yapılan lipit yapılı moleküllerdir. Böbrek üstü bezinin kabuğu ve eşey bezleri steroit hormon salgılar.
• Amin (amino asit türevi) hormonlar: tiroksin, adrenalin, noradrenalin, melatonin. Tek bir amino asitten türetilir.

Yapı, hormonun hedef hücreyi nasıl etkileyeceğini belirler. Suda çözünen protein yapılı hormonlar hücre zarının lipit tabakasından geçemez; hücre zarındaki reseptörlere bağlanır ve etkilerini hücre içinde başlattıkları bir dizi tepkimeyle gösterir. Bu yüzden genellikle hızlı etki ederler. Steroit hormonlar ise lipitte çözündükleri için hücre zarından geçer ve sitoplazmadaki ya da çekirdekteki reseptörlere bağlanır. Hormon-reseptör birleşimi bazı genlerin etkinliğini değiştirir, sonuçta hücrede yeni proteinler sentezlenir. Bu etki daha yavaş başlar ama daha uzun sürer. Amin yapılı tiroksinin reseptörleri de hücre içindedir; adrenalin ise zardaki reseptörlere bağlanır.

Sinir sistemi ile endokrin sistemin karşılaştırılması

İki sistem de vücudu düzenler ama yöntemleri farklıdır:

İki sistem birbirinden bağımsız değildir. Sinir sistemi konusunda gördüğün hipotalamus, beynin bir bölümü olmasına karşın hormon da üretir ve hipofizi yönetir; sinir sistemi ile endokrin sistem arasındaki köprü odur. Böbrek üstü bezinin özü de sempatik sinirlerle uyarılır. Tersine, tiroksin gibi hormonlar sinir sisteminin gelişimini ve çalışmasını etkiler.

İç salgı, dış salgı ve karma bezler

Salgı yapan hücre topluluklarına bez denir. Bezleri salgılarını nereye verdiklerine göre ayırırız:

• Dış salgı (ekzokrin) bezleri salgılarını bir kanalla vücut yüzeyine ya da bir boşluğa (sindirim kanalı gibi) verir. Ter, tükürük, gözyaşı, süt ve yağ bezleri ile mide bezleri bu gruptadır. Salgıları hormon değildir.
• İç salgı (endokrin) bezleri kanalsızdır; salgıları olan hormonları doğrudan çevrelerindeki kılcal damarlara, yani kana verir. Hipofiz, tiroit, paratiroit, böbrek üstü bezleri, epifiz ve timus bu gruptadır.
• Karma bezler hem iç hem dış salgı yapar. Pankreas sindirim enzimlerini pankreas kanalıyla onikiparmak bağırsağına verir (dış salgı); Langerhans adacıklarındaki hücreler ise insülin ve glukagonu kana verir (iç salgı). Eşey bezleri de karma bezdir: testisler sperm, yumurtalıklar yumurta oluşturur ve bu üreme hücreleri kanala bırakılır; aynı bezler eşey hormonlarını kana verir.

Vücuttaki başlıca endokrin bezlerin yerleri aşağıdaki şekilde görülmektedir. Bunların yanında mide, ince bağırsak, böbrek ve yağ dokusu gibi asıl görevi başka olan organlarda da hormon salgılayan hücreler bulunur.

Hipotalamus ve hipofiz

Hipofiz, beynin tabanında, hipotalamusun hemen altında bulunan nohut büyüklüğünde bir bezdir. Birçok bezi uyaran hormonlar salgıladığı için eskiden "ana bez" diye anılırdı. Oysa hipofizin ön lobu da hipotalamustan gelen hormonlarla yönetilir. Hipofizin yapısı ve hipotalamusla bağlantısı birbirinden farklı iki bölümden oluşur.

Hipotalamus, salgılatıcı (serbestleştirici) ve engelleyici hormonlar üretir. Bu hormonlar hipotalamusla ön lob arasındaki özel bir damar ağıyla (kapı damarıyla) ön loba taşınır ve ön lob hormonlarının salgısını artırır ya da azaltır. Örneğin TRH (tirotropin salgılatıcı hormon) ön lobdan TSH salgılanmasını uyarır.

Hipofiz ön lobu kendi hormonlarını üretir ve salgılar:

• Büyüme hormonu (GH): kemik ve kasların büyümesini, hücrelerde protein sentezini artırır. Özellikle çocukluk ve ergenlikte boy uzamasını sağlar.
• TSH (tiroit uyarıcı hormon): tiroit bezini uyarır, tiroksin salgısını artırır.
• ACTH (böbrek üstü kabuğunu uyarıcı hormon): böbrek üstü bezinin kabuğunu uyarır, özellikle kortizol salgısını artırır.
• FSH (folikül uyarıcı hormon): dişide yumurtalıkta folikül gelişimini ve östrojen salgısını, erkekte testislerde sperm üretimini uyarır.
• LH (luteinleştirici hormon): dişide yumurtlamayı (ovulasyon) ve korpus luteum oluşumunu, erkekte testislerden testosteron salgısını uyarır.
• Prolaktin: doğumdan sonra süt bezlerinde süt üretimini uyarır.

TSH, ACTH, FSH ve LH başka bir endokrin bezi uyaran hormonlardır; büyüme hormonu ve prolaktin ise doğrudan dokulara etki eder.

Hipofiz arka lobu hormon üretmez. ADH (antidiüretik hormon) ve oksitosin hipotalamustaki sinir salgı hücrelerinde üretilir, bu hücrelerin aksonları boyunca arka loba taşınır, orada depolanır ve gerektiğinde kana verilir.

• ADH, böbreklerde toplama kanallarından suyun geri emilimini artırır. Sonuçta idrar miktarı azalır, idrar derişir ve vücuttaki su korunur. Terleme ya da az su içme sonucu kanın osmotik basıncı yükselince ADH salgısı artar.
• Oksitosin, doğum sırasında rahim kaslarının kasılmasını ve emzirme sırasında süt bezlerinden sütün boşalmasını sağlar. Bebeğin memeyi emmesi oksitosin salgısını artırır.

Tiroit ve paratiroit bezleri

Tiroit bezi, boynun önünde, gırtlağın altında yer alan kelebek biçimli bir bezdir. Salgıladığı tiroksin, yapısında iyot bulunan bir hormondur. Tiroksin vücut hücrelerinin çoğunda metabolizma hızını (oksijen tüketimini ve ısı üretimini) artırır; büyüme ve gelişmeyi, özellikle çocuklukta sinir sisteminin gelişimini destekler. Tiroksin salgısı hipofizden gelen TSH ile uyarılır.

Tiroit bezindeki başka bir hücre grubu kalsitonin salgılar. Kalsitonin kandaki kalsiyum düzeyi yükselince salgılanır; kalsiyumun kemiklerde depolanmasını ve böbreklerle atılmasını artırarak kan kalsiyumunu düşürür.

Paratiroit bezleri, tiroitin arka yüzüne gömülü dört küçük bezdir. Salgıladıkları parathormon kandaki kalsiyum düzeyi düşünce salgılanır ve kan kalsiyumunu yükseltir: kemiklerden kana kalsiyum geçişini, böbreklerde kalsiyumun geri emilimini ve D vitaminini etkin hâle getirerek bağırsaktan kalsiyum emilimini artırır. Parathormon ile kalsitonin antagonisttir.

Kalsiyum yalnızca kemiklerin yapısında değil, kas kasılmasında, sinir iletiminde ve kanın pıhtılaşmasında da gereklidir. Bu yüzden kandaki kalsiyum düzeyinin dar bir aralıkta tutulması yaşamsaldır.

Böbrek üstü bezleri

Her böbreğin üstünde bir tane bulunan böbrek üstü bezleri, yapı ve görev bakımından farklı iki bölümden oluşur.

Kabuk (korteks) steroit hormonlar salgılar:

• Aldosteron: böbreklerde \(\text{Na}^{+}\) iyonlarının geri emilimini ve \(\text{K}^{+}\) iyonlarının atılımını artırır. \(\text{Na}^{+}\) ile birlikte su da geri emilir; kan hacmi ve kan basıncı korunur.
• Kortizol: uzun süreli strese uyumu sağlar. Karaciğerde amino asit ve yağ gibi kaynaklardan glikoz yapımını artırarak kan şekerini yükseltir, iltihabı ve bağışıklık tepkilerini baskılar. Salgısı hipofizden gelen ACTH ile uyarılır.
• Az miktarda eşey hormonları da salgılar.

Öz (medulla) amin yapılı adrenalin ve noradrenalin salgılar. Öz bölgesi hipofizle değil, sempatik sinirlerle uyarılır; bu yüzden tepkisi hızlıdır. Korku, heyecan ya da tehlike anında salgılanan adrenalin vücudu "savaş ya da kaç" durumuna hazırlar: kalp atış hızı ve kan basıncı artar, karaciğerde glikojen yıkılarak kan şekeri yükselir, bronşlar genişler, göz bebekleri büyür, iskelet kaslarına giden kan artarken sindirim kanalının hareketleri ve sindirim etkinliği yavaşlar.

Pankreas ve kan şekerinin düzenlenmesi

Pankreasın iç salgı bölümü, bezin içine dağılmış Langerhans adacıklarıdır. Adacıklardaki beta hücreleri insülin, alfa hücreleri glukagon salgılar.

• İnsülin, kan şekeri (kandaki glikoz) yükselince salgılanır. Kas ve yağ hücreleri başta olmak üzere birçok hücrenin kandan glikoz almasını kolaylaştırır; karaciğerde ve kaslarda glikozdan glikojen yapımını artırır, karaciğerin kana glikoz vermesini azaltır. Sonuçta kan şekerini düşürür.
• Glukagon, kan şekeri düşünce salgılanır. Karaciğerde glikojenin glikoza yıkımını artırır ve glikozu kana verdirir. Sonuçta kan şekerini yükseltir.

Sağlıklı bir yetişkinde açlık kan şekeri yaklaşık 70-100 mg/dL arasındadır. Yemekten sonra bağırsaktan emilen glikozla kan şekeri yükselir, bu yükselme insülin salgısını artırır ve glukagon salgısını azaltır. İnsülin etkisiyle glikoz hücrelere alınır, kan şekeri yaklaşık iki saat içinde açlık değerine döner. Aşağıdaki grafik basit bir modelle çizilmiştir ve bu olayların sırasını gösterir.

Grafikte iki ayrıntıya dikkat et. Birincisi, insülinin artışı kan şekerinin artışını izler: uyaran (yüksek kan şekeri) önce gelir, yanıt (insülin) sonra. İkincisi, kan şekeri normale indikçe insülin salgısı da azalır; düzenlenen değer, kendisini düzenleyen hormonun salgısını kontrol etmektedir. Bu bir negatif geri bildirimdir.

Kan şekerini yükselten tek hormon glukagon değildir. Adrenalin (glikojen yıkımıyla), kortizol (glikoz yapımıyla), tiroksin ve büyüme hormonu da kan şekerini yükseltici yönde etki eder. Kan şekerini düşüren tek hormon ise insülindir. Bu yüzden insülin eksikliği başka bir hormonla karşılanamaz.

Eşey bezleri, epifiz ve timus

Testisler testosteron salgılar. Testosteron erkek eşey organlarının gelişimini, ergenlikte ses kalınlaşması, kıllanma ve kas gelişimi gibi ikincil eşey özelliklerinin ortaya çıkmasını sağlar ve sperm üretimini destekler. Yumurtalıklar östrojen ve progesteron salgılar. Östrojen dişi ikincil eşey özelliklerini oluşturur ve rahim iç duvarının kalınlaşmasını sağlar; progesteron rahim iç duvarını gebeliğe hazır tutar ve gebeliğin sürmesine yardım eder. Eşey bezlerinin çalışması FSH ve LH ile yönetilir; ayrıntıları üreme sistemi konusunda göreceksin.

Epifiz (pineal bez), beynin ortasında bulunan küçük bir bezdir ve melatonin salgılar. Melatonin salgısı karanlıkta artar, aydınlıkta azalır. Böylece uyku-uyanıklık döngüsü gibi günlük biyolojik ritimlerin ayarlanmasında rol oynar.

Timus, göğüs kemiğinin arkasında yer alır. Salgıladığı timozin, bağışıklık sisteminin T lenfositlerinin olgunlaşmasına katkıda bulunur. Timus çocuklukta etkindir, ergenlikten sonra giderek küçülür ve yerini büyük ölçüde yağ dokusuna bırakır.

Bezler ve hormonlar tablosu

Aşağıdaki tablo bu konunun çekirdeğidir. ÖSYM bez-hormon eşleştirmesini, hormonun hedefini ve etkisini doğrudan sorabilir.

Hormonların düzenlenmesi: geri bildirim

Hormon salgısı rastgele değildir; çoğu hormonun salgısı, kendi oluşturduğu sonuçla kontrol edilir. Buna geri bildirim denir.

Negatif geri bildirimde sonuç, kendisini oluşturan süreci baskılar. Tiroksinin düzenlenmesi en bilinen örnektir. Hipotalamus TRH salgılar, TRH hipofiz ön lobundan TSH salgısını, TSH da tiroitten tiroksin salgısını uyarır. Kandaki tiroksin arttığında hem hipotalamusu hem hipofizi baskılar; TRH ve TSH azalır, tiroksin salgısı da düşer. Tiroksin azaldığında baskı kalkar, TRH ve TSH artar ve tiroit daha çok tiroksin üretir. Böylece tiroksin düzeyi belirli bir aralıkta kalır. Kortizolün ACTH ile düzenlenmesi de aynı mantıkla çalışır.

Bu döngüyü bilen biri, eksenin bir halkası bozulduğunda ötekilerin nasıl değişeceğini kestirebilir:

• İyot eksikliği: tiroit yeterince tiroksin yapamaz. Tiroksin azalınca baskı kalkar, TRH ve TSH artar. Sürekli yüksek TSH tiroit bezini uyararak büyütür; boyunda şişlik olarak görülen bu duruma guatr denir.
• Dışarıdan uzun süre tiroksin alınması: kandaki toplam tiroksin artar, hipotalamus ve hipofiz baskılanır, TSH azalır. TSH ile uyarılmayan tiroit kendi salgısını azaltır.
• Hipofiz yetersizliği: TSH azalır, buna bağlı olarak tiroksin de azalır. Bu durumda iki hormon birlikte düşüktür; tiroksin düşük TSH yüksek tablosu ise sorunun tiroitte olduğunu gösterir.

Kan şekeri ve kalsiyum düzenlenmesi de negatif geri bildirimdir, ancak bu sistemlerde hipofiz aracı değildir: ilgili bez kandaki glikoz ya da kalsiyum düzeyini doğrudan algılar.

Pozitif geri bildirimde ise sonuç, kendisini oluşturan süreci güçlendirir ve olay bir noktaya varıncaya kadar hızlanarak sürer. Doğum bunun en iyi örneğidir. Bebeğin başı rahim boynunu gerer, bu uyarı sinirlerle hipotalamusa iletilir, hipofiz arka lobundan oksitosin salgısı artar. Oksitosin rahim kasılmalarını güçlendirir, kasılmalar bebeği daha çok iterek rahim boynunu daha çok gerer ve oksitosin salgısı daha da artar. Döngü ancak bebeğin doğmasıyla sona erer. Yumurtlamadan hemen önce östrojenin LH salgısını hızla artırması da pozitif geri bildirime örnektir.

Kalsiyum düzeyinin düzenlenmesi

Kandaki kalsiyum düzeyi sağlıklı insanda yaklaşık 8,5-10,5 mg/dL arasında tutulur. Bu iş, tiroitin kalsitonini ile paratiroitin parathormonu arasında paylaşılır.

Parathormonun etkisi yaşam için kalsitoninden daha önemlidir. Paratiroit bezleri çıkarılırsa kan kalsiyumu düşer, sinir ve kas hücreleri aşırı uyarılabilir hâle gelir ve kaslarda istemsiz, sürekli kasılmalar (tetani) görülür. Bu yüzden tiroit ameliyatlarında paratiroit bezlerinin korunmasına özen gösterilir. D vitamini eksikliğinde bağırsaktan kalsiyum emilimi azalır; çocuklukta kemiklerin yeterince sertleşmemesi (raşitizm) bu yüzden görülür.

Endokrin rahatsızlıklar

Bir hormonun gereğinden az ya da çok salgılanması, hormonun etkisini bildiğimiz için çoğu kez tahmin edilebilir sonuçlar doğurur.

Şeker hastalığı (diabetes mellitus): Kan şekerinin sürekli normalin üstünde seyretmesidir. Böbreklerin glikozu geri emme kapasitesi sınırlıdır; kan şekeri yaklaşık 180 mg/dL'yi (böbrek eşiğini) aşınca glikoz idrara geçer. İdrardaki glikoz suyu da beraberinde sürükler; bu yüzden çok idrara çıkma, çok su içme ve çok yemek yeme diyabetin bilinen belirtileridir.

• Tip 1 diyabet: bağışıklık sistemi pankreasın beta hücrelerini yıkar ve insülin üretilemez. Çoğunlukla çocukluk ya da gençlikte başlar; tedavisi dışarıdan insülin verilmesidir.
• Tip 2 diyabet: insülin üretilir ama hedef hücreler insüline yeterli yanıt vermez (insülin direnci); zamanla insülin üretimi de yetersiz kalabilir. Çoğunlukla yetişkinlikte ortaya çıkar; fazla kilo ve hareketsizlik başlıca risk etkenleridir. Beslenme düzeni, egzersiz ve ilaçlarla, gerektiğinde insülinle tedavi edilir.

ADH yetersizliği ise başka bir durum doğurur: böbrekler suyu yeterince geri ememediği için günde litrelerce seyreltik idrar atılır, kişi sürekli susar. Buna şekersiz diyabet (diyabet insipitus) denir; idrarda glikoz yoktur.

Tiroit bozuklukları: Tiroksin az salgılanırsa metabolizma yavaşlar; halsizlik, kilo alma, soğuğa dayanıksızlık görülür. Doğuştan ya da erken çocuklukta tiroksin yetersizliği tedavi edilmezse büyüme ve zihinsel gelişme geri kalır (kretenizm). Bu yüzden yeni doğan bebeklerde tiroit taraması yapılır. Tiroksin fazla salgılanırsa metabolizma hızlanır; kilo kaybı, sinirlilik, terleme, çarpıntı görülür, bazı hastalarda göz yuvarları öne çıkar. Guatr, tiroit bezinin büyümesidir ve en sık nedeni iyot eksikliğidir.

Büyüme hormonu bozuklukları: Çocuklukta büyüme hormonu az salgılanırsa boy kısa kalır ama vücut oranları ve zekâ normaldir (hipofiz cüceliği). Çocuklukta, yani kemiklerin boyca uzaması sürerken fazla salgılanırsa boy aşırı uzar (devlik). Yetişkinlikte, boy uzaması durduktan sonra fazla salgılanırsa kemikler uzayamaz ama kalınlaşır; el, ayak, çene ve yüz kemikleri büyür (akromegali).

Böbrek üstü kabuğu bozuklukları: Kabuk yeterince hormon üretemezse (Addison hastalığı) kortizol ve aldosteron azalır; halsizlik, kilo kaybı, kan basıncında düşme, kan şekerinde düşme eğilimi ve deride koyulaşma görülür. Kanda uzun süre fazla kortizol bulunursa (Cushing sendromu) kan şekeri yükselir, yüz yuvarlaklaşır, gövdede yağlanma ve kas zayıflığı ortaya çıkar. Cushing sendromu, bir bez tümörünün yanında uzun süre yüksek dozda kortizol benzeri ilaç kullanımıyla da oluşabilir.

Parathormon bozuklukları: Az salgılanırsa kan kalsiyumu düşer ve tetani görülür. Fazla salgılanırsa kemiklerden sürekli kalsiyum çekilir, kemikler zayıflar ve kolay kırılır; kanda ve idrarda kalsiyum artınca böbrek taşı oluşabilir.