Ach ty hormony
Zaostřeno na hormon
Je nejvyšší čas vysvětlit, co to vlastně hormon je. Klasická definice praví, že hormon je chemická látka signální povahy, produkovaná žlázou s vnitřní sekrecí do krevního oběhu a ovlivňující metabolismus cílové tkáně nebo tkání. Hmmm, co teď s tím?
Tahle poněkud vousatá teorie vychází ze západní představy, že tělo je cosi skupenství tuhého, v něm kolují jakési tekutiny (nehmotnou duši materialismus vygumoval). V takovémto pevném těle se signály přenáší dvojím způsobem. Pomocí nervů (jakési obdoby elektrických drátů) nebo oběžníkovým systémem, který zajišťují právě hormony a žlázy s vnitřní sekrecí. Žlázy vyprodukují do krve (tedy dovnitř – proto vnitřní sekrece) látku, která je jako oběžník distribuována krevním oběhem do celého těla. Orgány, jimž informace přenášená oběžníkem přísluší, si tento zachytí a podle něj se zachovají. Podle této definice bylo také možno vytvořit i logické dvojice hormon-žláza a někdy též hormon-cílový orgán.
Na základě tohoto schématu se bádalo a bádalo – aby se zjistilo, že je všechno trochu jinak. Nervy zrádně narušily čistotu teorie o elektrickém přenosu, protože signál, který přenášejí, poněkud připomíná elektrický impuls pouze po délce nervu. V "interface" nerv-nerv nebo nerv-sval je přenos opět realizován signální látkou, která je u některých typů nervů chemicky totožná s hormonem. Nevylučuje se ovšem do celého oběhu, ale pouze do oblasti "interface". Navíc není produkována specializovanou žlázou a proto není v tomto případě hormonem, ale takzvaným neurotransmiterem. Poté se prokázalo, že i střevní buňky produkují hormony, z nichž většina se opět nedostane do krevního oběhu, ale slouží pouze ke komunikaci s buňkami okolí. Stejně se chovají třeba i bílé krvinky. Tyto látky opět nesplňují všechny body definice hormonů a tak se jim začalo říkat tkáňové působky.
Korunu tomu nasadil mozek. Ten funguje částečně jako složitý integrovaný obvod – to jest "na elektriku", zároveň ale uvnitř komunikuje pomocí obrovského množství různých signálních látek, jak s oblastní, tak celomozkovou platností a navíc ještě mnohé z těchto signálů vypouští do krevního oběhu jako hormony…
Takže co to tedy ten hormon je?!? Prostě látka vylučovaná do krve, hormonem nazývaná (no to ses teda vyznamenal! ☺ ) Protože hormonů je dnes již známo mnoho a hranice je jak vidno neostrá a já se rozhodně necítím být povolaný psát učebnici fyziologie, zaměříme se jen na ty, které považuji za pro cyklistu přinejmenším zajímavé. Před tím vás ještě čeká něco teorie (koho teorie nebaví, může rovnou skočit na jednotlivé hormony a k teorii se - doufám - ještě vrátí).
Možná vás taková otázka už napadla, možná ještě ne: "Jak je to možné, že tenhle Vopička má vlasů plnou hlavu a svaly jak Arnold v době největší slávy a jeho soused na hlavě solidní letišťátko pro letku vrtulníků a ramena jak sešlapanej rejč? Vždyť se přece říká, že kdo má pleš, má vysokou hladinu mužskejch hormonů a po těch přece rostou svaly, ne?"
Odpověď na tuto, ale i některé jiné (například proč někdo vyplešatí globálně a někdo jen místně) je zakleta ve spolupráci hormonů a jejich receptorů.
Začátek cesty molekuly látky zvané hormon organismem jsem už nakousl – vzniká v takzvané žláze s vnitřní sekrecí – nadledvině, štítné žláze, slinivce břišní či třeba varleti. Je vyplavena do krve a cestuje – zřejmě zcela náhodně, i když zrovna tohle není v těle zřejmě nikdy zcela jisté.
Jak tedy najde zpráva v molekule ukrytá svého adresáta? Nenajde. Adresát – buňka cílové tkáně – hledá ji. Na svém povrchu má speciální zařízení – receptory – určené k zachycení a zřejmě i přitažení našich vnitřních "oběžníků". K popisu těchto receptorů se dobře hodí přirovnání k zámku a klíči (tudy k obrázkům). Molekula hormonu zapadne do molekuly receptoru jako klíč do zámku. Ovšem tak, jako existují klíče a zámky unikátní (jeden klíč pasuje do jediného zámku), tak existují zámky a klíče univerzálnější (několik různých, ale podobných klíčů - hormonů pasuje do různých zámků – receptorů).
Pozor! Mezi receptorem a hormonem nedojde k chemické reakci, to by byl receptor zničen (takovým způsobem fungují některé jedy)! Molekula hormonu vklouzne do receptoru, "přilepí" se na něj a tak, jako klíč v zámku přesouvá stavítka, přesune části receptorové molekuly. A teď přijde na řadu druhá polovina "zámku", ukrytá vevnitř v buňce. "Odemčením" zámku dojde k uvolnění, nebo naopak zakrytí jejích aktivních částí a nastartování, nebo ukončení reakce, kterou v buňce řídí. Po nějaké době se hormon opět uvolní a putuje k dalším buňkám chtivým informace, až nakonec ukončí svou pouť v játrech stejně jako oběžník po mnohém přečtení ve skartovačce.
Zatím to vypadá jednoduše – jeden hormon, jeden receptor, jedna informace a jedna reakce na ní. Jak si vysvětlit tu nespočetnou škálu různých reakcí, ke kterým na hormonální podněty v našem těle fakticky dochází?
Je zajímavé, že v hormonech odpověď není. Molekuly hormonů jsou univerzální – všechno je máme stejné a dokonce se často příliš neliší ani mezi jednotlivými živočišnými druhy. Toho se velmi často využívá a zneužívá. Jeden příklad už znáte – je to vepřový inzulín. Ale mnozí kulturisté vědí, že anabolické preparáty pro veterinární použití fungují skoro stejně dobře jako ty pro použití v "lidské medicíně" (mimochodem, slyšeli jste někdy o dopingových testech koní např. na dostizích? Kdyby totiž něco takového bylo, asi by už nebyly žádné dostihy – tam je použití anabolik zřejmě zcela běžné).
OPRAVA po vydání článku: Moji milí čtenáři! Bohužel se ukázalo, že nikdo, tedy ani já (ač jsem si to doposud myslel :-), neví všechno. Po upozornění vaším věciznalým kolegou jsem zjistil, že je tomu zcela naopak. Dopingová pravidla pro dostihy jsou tak přísná, že aplikována na cyklistiku, znamenala by během jedné sezóny s velkou pravděpodobností postih prakticky celého profesionálního i amatérského startovního pole. Mezi nepovolené prostředky totiž patří VŠECHNY cizorodé látky, včetně injekčně podávaných vitaminů a protizánětlivých léků typu Ibuprofen nebo Acylpyrin!! Za neúmyslnou mystifikaci se omlouvá Ondra Vojtěchovský.
Nespočetná variabilita je ale v receptorech, a to v jejich vnějších příjmových, i vnitřních výkonných částech. Různé tkáně mohou mít stejnou příjmovou část, ale úplně jinou výkonnou část. A tak svaly rostou a vlasy padají. Jak je vidět z úvodního příkladu, může tomu být i docela naopak. Dokonce se zdá, že i buňky jinak stejného typu se mohou ve své výbavě lišit jen podle "místa svého trvalého pobytu". Proto někomu nevyplešne nic, někomu jen kouty, někomu kolečko a někomu zůstane jen "cézarský věneček".
Další prostor pro různé reakce je ve schopnosti receptoru přijímat dva různé, ale chemicky podobné hormony. Představte si to jako dva patentní klíče. Oba mají shodné podélné drážky – základní chemickou kostru. Ve velikosti a tvaru zoubků se různí a proto zatlačí každý jiná stavítka jinak hluboko. V důsledku toho se na vnitřní efektorové části receptoru odhalí jiná aktivní místa pro jiné reakce.
Stejnou vlastnost využívá i farmakologie. Na základní hormonální kostře vymění některé atomy, některé přidá či ubere a tím modifikuje délku či sílu účinku. Dokonce lze vytvořit takový preparát - "klíč" - kterému ten hlavní spouštěcí zoubek chybí. Základní tvar zůstane a tak se na receptor sice naváže, aktivní místo se ale neodhalí a reakce proto neproběhne. Zdálo by se, že to nemá žádný smysl, ale musíme si uvědomit, že po nějakou dobu tím zabírá místo pro hormon přirozený, aktivní, který by reakci vyvolal. A proto dochází k blokování procesu, který by bez léku proběhl. Je to vlastně forma okupační stávky.
Nejjednodušší, co je možno změnit, je samotný počet receptorů. Zatímco vlastnosti receptorů jsou u každého jednotlivce zřejmě jednou provždy geneticky dané, počet receptorů buňka může v čase pružně zvětšovat či zmenšovat. Nejlépe to snad vysvětlím na závažném období lidského života zvaném puberta.
V dětství žlázy s vnitřní sekrecí žádné pohlavní hormony neprodukují. Buňky těla jsou naprogramovány již od samotného počátku vzniku svého druhu tak, aby příchod pohlavních hormonů očekávaly (asi tak, jako Židé čekají na příchod Mesiáše nebo Svědci Jehovovi konec světa). Aby výskyt nějaké takové molekuly náhodou nepropásly, vystaví na svůj povrch receptorů raději více než méně. Když konečně puberta přijde a kýžené hormony dorazí, reakce je díky velkému počtu čekajících receptorů bouřlivá. Postupně pak tkáně usoudí, že až taková divočina to být nemusí a množství receptorů podstatně zredukují. Tělo přejde do podstatně klidnějšího, dospělého režimu, navzdory hladině pohlavních hormonů, jenž zůstává stejná. K tvrzení "v pubertě se bouří hormony" by tedy patřilo přidat "nejen hormony, ale i receptory".
Náš život je tak důkladně protkán sítí zpětných vazeb, že si jejich důležitost už ani neuvědomujeme. A přitom jsme slyšeli už jako děti ještě ne školou povinné, že kdybychom nedostali za to rozbité okno řemenem dnes, budeme za pár let vykrádat trafiky. Klasickým případem závažného následku absence zpětné vazby je náš zákonodárný sbor. Díky přímé či nepřímé (jak byste nazvali korupci a protekci) imunitě se většina jejich vlastních výtvorů našich poslanců netýká a tak mohou vytvářet takové paskvily, jaké vytvářejí. No, dost politiky…
Naše tělo je příliš složitý a jemný mechanismus, než aby si podobný binčík mohlo dovolit a tak má zpětné vazby úplně na všechno. Hormony nejsou výjimkou.
Jednu takovou zpětnou vazbu tvoří vlastně už poměr kolujícího aktivního hormonu a množství receptorů na povrchu buněk, jak jsme si ho popsali v předchozích odstavcích. Orgány mají nějakým způsobem zakódovanou vlastní představu o svém chodu. Pokud se přísun molekul hormonů na receptory dlouhodobě vymyká této představě, prostě sníží či zvýší počet receptorů a jsou tak říkajíc na svém. Příkladem je třeba návyk u narkomanů – k dosažení žádaného efektu musí neustále zvyšovat dávku, jelikož mozek se přísunu drogy brání mimo jiné i snižováním počtu receptorů pro ni.
Další příklad zpětné vazby znáte z kapitoly o hladině krevního cukru. Jenom připomenu: inzulín udržuje stálou hladinu krevního cukru tím, že zvětšuje nebo zmenšuje rychlost jeho spotřeby. Čím vyšší hladina cukru, tím více je produkováno inzulínu a tím větší je spotřeba krevní ho cukru a naopak – čím nižší glykémie, tím nižší inzulinémie a tím nižší spotřeba.
Mnoho hormonů je řízeno trochu komplikovaněji. Je tomu tak v případě hormonů, do jejichž pravomocí se cítí být oprávněn zasahovat mozek. V tom okamžiku přichází na scénu takzvaná hypothalamo-hypofyzární osa (opět prosím nepřátele lékařské terminologie, aby tento termín jako takový ignorovali. Důležitá je tu funkce, nikoliv název).
Odhlédneme-li od pekelného názvu, máme tu příklad, jak si biologie poradila s interface mezi "elektronickým" a "chemickým" způsobem rozvodu signálu. Hypothalamus je jedna ze starších součástí mozku, zabývající se mimo jiné také takzvanými vegetativními funkcemi. Je to "ministerstvo pro rutinní chod organismu". Hypofýza, česky podvěsek mozkový, je drobná žlázka, připojená na ani ne půlcentimetrové šťopce pod tímto hypothalamem.
Produkuje ovšem velký počet kontrolních hormonů, řídících naprosto zásadní pochody v celém těle. Člověku by se zdálo jednoduché a naprosto přirozené natáhnout kvůli řízení funkce hypofýzy skrzeva tu šťopku nějaký ten drát - nerv - a řídit tím podvěsek tak nějak přímo. Matička příroda učinila, jak jinak, úplně něco jiného. Pro každý hormon, produkovaný v podvěsku má jeden, někdy dokonce dva, regulační, syntetizované v hypothalamu. Nevím jak vám, mě to připadá, jako kdybych posílal manželce do kuchyně sms "Co chci dnes k večeři", ale příroda má názor jiný. A funguje jí to (většinou) velice dobře.
Aby složitostem nebyl konec, ani hormony produkované vlastní hypofýzou nemají přímý "exekutivní" charakter, ale jsou jen dalšími poslíčky. Jejich hladina řídí chod dalších žláz s vnitřní sekrecí a ty teprve konkrétní tělesnou funkci. Živé organismy tedy dávno před námi vymyslely princip několikastupňové podřízenosti (naproti tomu čistě lidským příspěvkem k této metodě řízení je princip padající stolice ) ).
Proč tak složitě? Hormon s tak složitou kontrolou neřídí žádnou veličinu, kterou by tělo dokázalo měřit tak snadno, jako třeba hladinu cukru, ale nějaký komplexní děj. Příkladem je testosteron. Tělo nezná žádnou veličinu, do níž by mohlo shrnout všechny efekty testosteronu a tak kontroluje prostě přímo jeho hladinu. Kontrolorem je hypofýza. Měří hladinu testosteronu v krvi a jeho produkci ovládá takzvaným luteinizačním hormonem (LH). Snížení testosteronu pod úroveň, kterou považuje hypofýza za optimální, znamená zvýšení LH a naopak (této formě zpětné vazby se říká negativní. Pozitivní zpětnou vazbu provozuje inzulín – čím více glukózy, tím více inzulínu).
A jak ví hypofýza, kolik má být testosteronu? To se dozví z hypothalamu díky hormonu gonadoliberinu (ve zkratce GRH – Gonadotropin Releasing Hormon, tedy hormon uvolňující gonadotropin. Gonadotropin je starší synonymum pro luteinizační hormon. To je zmatek, co? ☺ ).
Doufám, že jsem vaši odvahu a zvídavost příliš nevyčerpal. Odměnou za vynaložené úsilí vám budiž hladké proklouznutí malou encyklopedií hormonů ☺ .
Ondra Vojtěchovský
vojtechovsky@kpo.cz