Dotaz

Informace o světě kolem sebe získáváme prostřednictvím nervového systému a není divu, že nervová soustava úzce spolupracuje se soustavou hormonální. Činnost mnoha žláz je dokonce přímo řízena mozkem.

Děje se to tak, že některé shluky mozkových neuronů (jádra) – především v dolní části mezimozku zvané hypotalamus – jsou naprogramovány, aby „na požádání“ vylučovaly řadu látek hormonální povahy do nedalekého podvěsku mozkového neboli hypofýzy.

Tato žláza na stopce funguje jako úpravna krve, která jí protéká. Uvolňuje do krevního oběhu regulační i přímo působící hormony produkované v nervových buňkách. Mnoho mozkových neuronů, jež takové látky vyrábějí, tedy vlastně patří do soustavy žláz s vnitřní sekrecí.

Nervového původu je rovněž vnitřní tkáň (dřeň) nadledvin, což jsou jakési čepičky na horním pólu ledvin. Buňky dřeně jsou vlastně pozměněné neurony autonomního čili vegetativního nervového systému, který reguluje činnost vnitřních orgánů nezávisle na našich vědomých myšlenkových pochodech.

Těmto buňkám říkáme chromafinní, protože se dobře barví chromovými barvivy. Během vývoje embrya migrovaly z takzvané neurální lišty na vnější straně zárodku (embryologové říkají, že jsou ektodermového původu) do dřeně nadledvin, která vznikla ze středního zárodečného listu, mezodermu.

Jako jediné v těle umí tyto buňky syntetizovat a vylučovat pověstný adrenalin, v menší míře pak i podobný noradrenalin. Ten je známým neuropřenašečem na některých nervových zakončeních a uvolňuje se tedy na synapsích jen do blízkého okolí jedné buňky.

Adrenalin se však z chromafinních buněk vylévá pod vlivem nervových impulsů do krevního oběhu. Stává se tak jedním z chemických prvních poslů, kteří dokážou masivně ovlivnit činnost miliard či bilionů buněk v různých tkáních. A v tom spočívá jeho hlavní úloha – vyvolat v krizových situacích poměrně rychle, během pár sekund, fyziologické změny v řadě orgánů. Adrenalin připravuje odpověď našeho těla na stresovou situaci řešitelnou „bojem nebo útěkem“.

Pokud nemůžeme stres řešit tímto způsobem (třeba v zaměstnání není zrovna vhodné se prát či utíkat), dochází ke stresu chronickému – mnohdy s fatálním selháním srdečně-cévních funkcí a infarkty. Častěji jsou takto postiženi lidé ve středních řídících funkcích s malými manévrovacími možnostmi. Mnohem méně postihuje chronický stres vysoké manažery, nebo naopak prosté dělníky.

Když je organismus konfrontován s vnější hrozbou, spustí mozek uvolňování několika stresových hormonů. Některé z nich, jako třeba adrenalin, vznikají ve dřeni nadledvin, jiné v jejich kůře. Jeden korový hormon – kortisol – vyvolává rapidní zvýšení tvorby adrenalinu. Podněty z určitých nervů autonomního systému zároveň způsobují, že se adrenalin rychle vylučuje do krve.

Klidová koncentrace adrenalinu v krvi bývá nízká, kolem 10 ng/L (nanogramů na litr). Při vytrvalostním sportu roste zhruba na 50 ng/L. A během akutního stresu se může zvýšit až 50×, zhruba na 500 ng/L.

Na zvýšenou hladinu adrenalinu reagují v jednotlivých orgánech pouze buňky, které mají na své povrchové membráně takzvané adrenergní receptory neboli adrenoreceptory. Tyto bílkoviny jsou schopné svými „čelistmi“ (vazebným místem) na pár sekund zachytit molekulu adrenalinu, a tím se aktivovat. Jako může žít v jedné zátoce několik druhů krokodýlů, může být na buňkách v různých tkáních a orgánech jeden či několik typů adrenoreceptorů.

Když zachytí molekulu adrenalinu, dává receptor povel dovnitř buňky. Na vnitřní straně buněčné membrány jsou adrenoreceptory v kontaktu s takzvanými G-trimerickými proteiny. Ty si můžeme představit jako partu tří odpočívajících dělníků-specialistů. Když se nic neděje, klidně popíjejí slabý neslazený čaj (vědecky řečeno: mají na sobě chemicky navázanou látku GDP, guanosindifosfát).

Po lapení adrenalinu vydá mistr Receptor příkaz: šup do práce! Hlavní dělník G-proteinové party, pan G-Alfa Podjednotka, vylije čaj, popadne energetický nápoj (vymění GDP za GTP neboli guanosintrifosfát) a vrhne se do práce. Za sebou nechá nerozlučnou dvojici pánů Beta a Gama, kteří někdy také začnou něco dělat, ale v případě adrenoreceptorů jen přihlížejí.

G-Alfa začne organizovat další pomocníky – enzymy, které často vytvářejí nové informační sloučeniny, jimž říkáme druzí poslové. Působení jedné molekuly adrenalinu na cílovou buňku se díky druhým poslům mnohonásobně zesiluje.

Na stejném principu funguje řada dalších hormonů, ale i léčiv. Někdy jsou takové látky účinné už v pikomolárních (10^-12 mol/L) nebo dokonce nižších koncentracích. Tento vědecky prokázaný efekt nízkých koncentrací se nazývá hormese – na rozdíl od homeopatie, oblíbené, leč vědou zpochybňované pomocné metody.

Co všechno mohou mistři Receptoři a dělníci typu G-Alfa v buňce ovlivnit, ukazuje tabulka. Není zdaleka úplná, protože různých receptorových podtypů existuje mnohem víc. Výsledky jejich působení jsou často fyziologicky protichůdné a závislé na přesné koncentraci adrenalinu i na jiných okolnostech. Dělník G-Alfa má někdy visačku „a“ (aktivační), jindy „i“ (inhibiční) nebo jinou.

Zkratky „druhých poslů“:

cAMP – cyklický adenosinmonofosfát (aktivuje například fosforylaci bílkovin; Ca²⁺-pumpu může fosforylace nastartovat, činnost jiných enzymů či kanálů naopak tlumí).

DAG – diacylglycerol (aktivuje mimo jiné fosfolipázu C, která štěpí tuky včetně tukových látek v membránách).

IP3 – inositol-1,4,5-trisfosfát (uvolňuje vápenaté ionty z „cisteren“ endoplazmatického retikula uvnitř buňky).

Ca²⁺ je významným „druhým poslem“ s mnoha dalšími účinky, od stahu svalů až třeba k vytváření paměťových stop v mozku.

Reakce těla na adrenalin jsou tedy mnohočetné. Zahrnují mimo jiné zvýšení srdeční frekvence a síly stahu srdce, uvolnění dýchacích cest, mobilizaci energetických zásob v kosterních svalech, játrech a tukových tkáních, zježení chlupů, rozšíření zornice nebo zvýšení svalového napětí řitních a močových svěračů i hladké svaloviny střev a močového měchýře. Každá reakce přispívá k úspěšnému vyřešení hrozby.

Tato kombinovaná odezva nervového a hormonálního systému je aktivována během několika sekund až desítek sekund – podle rychlosti průtoku krve, která roznáší adrenalin po těle. Na adrenalin reagují rovněž mozkové oblasti odměny, kde je nervovým přenašečem dopamin, vyvolávající pocity spokojenosti a úspěchu. Kortisol z kůry nadledvin současně podporuje jak tvorbu adrenalinu v nadledvině, tak syntézu a výlev dopaminu v mozku.

Adrenalin však působí především na hladké svaly v cévách zajištujících průtok krve orgány. Na tomto příkladu si můžeme ukázat, jak fyziologické reakce závisejí na koncentracích adrenalinu a noradrenalinu. Buňky hladkého svalstva v cévních stěnách mají dvě skupiny adrenoreceptorů, o nichž jsme už mluvili – α a β.

Tyto receptory regulují hlavně množství vápenatých iontů (Ca²⁺) v každém vlákně hladké svaloviny, která jako had škrtič obepíná cévy. Čím více Ca²⁺ vstupuje mezi stažitelné bílkoviny ve vláknech, tím silněji se stahují a zužují cévu. To zajišťují především α1 receptory. Naopak méně Ca²⁺ vede k povolení (relaxaci) hladké svaloviny, což hlídají β2 receptory. Oba typy se liší svou citlivostí na adrenalin.

Je-li v membráně hladkého svalového vlákna zhruba stejný počet α1 a β2 receptorů, reagují na malé zvýšení adrenalinu nejprve β2 receptory, které jsou na něj velmi citlivé. V důsledku toho se zapne proteinová „pumpa“, která čerpá vápenaté ionty ven z buňky nebo do jejích vnitřních zásobáren. Pumpa svými pohyby skutečně připomíná jednoduché čerpadlo, hnané energií získávanou z molekul ATP.

Klesne tak vnitrobuněčná koncentrace Ca²⁺, napětí „škrtiče“ povolí a céva se rozšíří. Fyziologicky jde o přípravu na nějaký výkon – například zčervenáme očekáváním nebo se za mírného chladu prohřeje kůže a svaly.

Když stres roste, adrenalinu i noradrenalinu dál přibývá a obě látky působí na α1 receptory. Ty uvolní vápenaté ionty ze „zásobáren“ uvnitř cévních svalových buněk. Hladina Ca²⁺ v buňkách stoupne, svalová vlákénka se stáhnou a podkožní cévy se zúží.

Krev teď zásobuje především veledůležité vnitřní orgány, jako jsou srdce, plíce, játra, ledviny a zadní části mozku s životními reflexy. V takové situaci většinou zbledneme. Někdy se zároveň protichůdnou reakcí uvolní svěrače řiti nebo močové trubice a rychle ztrácíme zbytečné kilogramy, což může protivníka (tygra i šéfa) překvapit a znejistět.

Proti adrenalinu a noradrenalinu působí celá řada látek obsazujících určité typy adrenoreceptorů. Říká se jim obecně sympatolytika.

Jednu jejich skupinu tvoří léky zvané beta-blokátory, které snižují tepovou frekvenci, krevní tlak a srdeční vzrušivost, což je vhodné při léčení příznaků anginy pectoris nebo hypertenze (vysokého krevního tlaku).

Další skupinou jsou alfa-sympatolytika, kam patří třeba námelové alkaloidy. Ty se používají k léčbě periferní hypertenze, plicního edému či poruch prokrvení končetin.

Proti dlouhodobým negativním účinkům adrenalinu i stresu částečně pomáhá kortisol, častý souputník adrenalinu. Adrenalin způsobuje, že tělo podává extrémní výkony, zatímco kortisol jeho působení upravuje a údajně chrání před poškozením „z přehřátí“.

Celkově ovšem není nad čím jásat. Je pravda, že kortisol podporuje využití energie (především uvolňováním glukózy ze zásobní látky glykogenu) a pomáhá tlumit zánětlivé procesy třeba u astmatiků. Na druhou stranu má ale špatný vliv na bílkoviny. Jeho zvýšená hladina zrychluje odbourávání proteinů, takže se jich víc rozpadá, než vzniká. Zároveň zpomaluje tvorbu některých bílkovin, například kolagenu ve šlachách.

Kortisol ovlivňuje také ukládání tuků. Když musí někdo delší dobu užívat léky odvozené od tohoto hormonu, může mu ubývat podkožní tuk na končetinách díky rychlejšímu odbourávání lipidů. Na trupu a v obličeji však mohou tyto léky naopak podpořit tvorbu tukových polštářků.

Použité zdroje:

1) Boron & Boulpaep: Medical Physiology, 2012.

2) Kittnar, O. a spol.: Lékařská fyziologie, 2011.

3) Bukcharaeva, E., Vyskočil, F.: Noradrenaline synchronizes evoked quantal release at frog neuromuscular junction, J. Physiol.-London, 517(3), 879-888, 1999.

4) Mechanism of action of adrenergic receptor. Animace, dostupné na https://www.youtube.com/watch?v=DFANR2CuZ8U

Horní obrázek: Model molekuly adrenalinu. Černě jsou znázorněny atomy uhlíku, světle šedě vodíku, červeně kyslíku a modře dusíku. Zdroj Wikimedia Commons, autor Vaccinationist, licence CC BY-SA 4.0.