Anatomi Fisiologi Sistem Endokrin 2

Organ lain yang berfungsi sebagai organ endokrin

•          Jantung

ü  Tekanan darah yang tinggi      meregangkan dinding jantung  merangsang sel otot atrium       menghasilkan atrial natriuretic peptida (ANP).

ü  ANP meningkatkan  eksresi sodium dan output urin dan bersifat antagonis terhadap angiotensin II → menurunkan tekanan darah

•          Kulit

ü  Sel keratinosit epidermis menghasilkan vitamin D3, prekursor pertama calcitriol

ü  Sintesis calcitriol dilanjutkan di ren dan hepar

•          Hepar (hati)

ü  Hepar mengkonversi vitamin D3 menjadi calcidiol (prekursor kedua calcitriol)

ü  Hepar merupakan sumber IGF-I, yang memediasi kerja GH

ü  Hepar mensekresi 15% erythropoetin-EPO (hormon yang merangsang sumsum tulang untuk menghasilkan eritrosit)

ü  Hepar juga menghasilkan angiotensinogen (di dalam darah akan dikonversi menjadi angiotensin I oleh renin (enzim dari ren) selanjutnya menjadi angiotensin II oleh angiotensin-converting enzyme-ACE (enzim dari paru-paru). Angiotensin II merupakan hormon yang merangsang vasokontriksi  dan produksi aldosteron → meningkatkan tekanan darah

•          Ren (ginjal)

ü  Ren mengkonversi calcidiol menjadi calcitriol, bentuk aktif dari vitamin D

ü  Calcitriol meningkatkan absorbsi kalsium oleh usus halus dan menghambat kehilangan kalsium lewat urin → meningkatkan cadangan kalsium untuk deposisi tulang dan kebutuhan metabolisme

ü  Ren juga menghasilkan 85% EPO dan mengkonversi angiotensinogen menjadi angiotensin I

•          Ventriculus (lambung) dan instestinum tenue (usus halus)

•          Lambung dan usus halus mempunyai berbagai sel enteroendokrin, yang menghasilkan hormon enterik

•          Secara umum, hormon tersebut mengkoordinasikan berbagai daerah dan kelenjar pencernaan satu sama lain

•          Placenta

ü  Placenta bekerja saat hamil dalam memberikan nutrisi janin dan pembuangan sisa metabolisme

ü  Placenta juga mensekresikan estrogen (estriol dan estradiol), progesteron dan hormon lain yang mengatur kehamilan dan menstimulasi perkembangan janin dan glandula mammae

Kimiawi hormon

Sebagian besar hormon diklasifikasikan menjadi 3 kelompok :

A. Steroid 

ü  Merupakan derivat kolesterol

ü  Meliputi hormon steroid seksual yang dihasilkan oleh testis dan ovarium (estrogen, progesteron dan testosteron) dan corticosteroid yang dihasilkan oleh kelenjar adrenal (cortisol, corticosteron, aldosteron dan DHEA) dan calcitriol

ü  Hormon steroid disintesis dari kolesterol dan dibedakan menjadi kelompok fungsional berdasarkan empat cincin steroid intinya

B. Peptida

ü  Berupa rantai 3-200 atau lebih asam amino

ü  Meliputi hormon yang dihasilkan oleh hypothalamus dan hypophysis

ü  Bisa berupa oligopeptida, polipeptida atau glicoprotein

ü  Hormon peptida disintesis sebagaimana protein lainnya

ü  Gen untuk hormon ditranskripsi menjadi mRNA dan ribosom mentranslasi mRNA dan membentuk asam amino untuk membentuk hormon

ü  Polipeptida yang dibentuk berupa prehormon

ü  Prehormon ditransfer ke kompleks Golgi yang selanjutnya dipotong dan dibelah menjadi hormon

ü  Contoh insulin

C. Monoamines (biogenic amines)

ü  Termasuk juga beberapa neurotransmiter

ü  Yang termasuk monoamin : epineprin, norepineprin, dopamin, melatonin dan hormon tiroid

ü  Melatonin disintesis dari asam amino triptofan dan monoamin lain dari asam amino tirosin

ü  Untuk kasus hormon tiroid  (TH) disintesis melalui jalur khusus

Produksi hormon

•          Semua hormon disintesis dari kolesterol atau asam amino

Transportasi hormon

•          Untuk mencapai sel target, hormon harus mengikuti aliran darah, yang sebagian besar berupa air

•          Sebagian besar monoamin dan peptida merupakan hidrofilik, sehingga bercampur dengan plasma darah tidak menimbulkan masalah

•          Sedangkan steroid dan hormon tiroid merupakan hidrofobik maka harus bercampur dengan protein transpor hidrofilik untuk mencapai tujuannya

•          Protein transpor berupa albumin dan globulin yang disintesis di hepar

•          Hormon yang melekat pada protein transpor disebut hormon terikat (bound hormone) dan yang tidak melekat disebut hormon bebas (free hormone)

•          Hanya hormon bebas yang dapat meninggalkan darah kapiler dan mencapai sel target

•          Protein transpor tidak hanya menjadikan hormon hidrofobik dapat berjalan dalam aliran darah, tetapi juga memperpanjang waktu paruhnya

•          Protein transpor melindungi hormon dalam sirkulasi dirusak oleh enzim dalam plasma dan hepar dan  dibuang oleh ren

•          Hormon bebas dapat rusak atau dibuang dari sirkulasi dalam waktu beberapa menit, sedangkan hormon terikat dapat bersirkulasi selama beberapa jam hingga beberapa pekan

•          Hormon tiroid berikatan dengan tiga protein transpor di dalam plasma darah, yaitu : albumin, thyretin (albumine-like protein) dan globulin (thyroxine-binding globulin/TBG)

•          TBG mengikat sebagian besar hormon tiroid

•          +/- 99,8% T3 dan 99,98% T4 terikat protein

•          Hormon tiroid yang terikat berfungsi sebagai cadangan dalam darah, sehingga pada kasus pembedahan tiroid, tidak ada tanda-tanda defisiensi hormon tiroid selama 2 pekan

•          Hormon steroid

•          Hormon stereoid berikatan dengan globulin, misalnya trancortin (protein transpor untuk cortisol)

•          Sedangkan aldosteron tidak mempunyai protein transpor spesifik, tetapi berikatan lemah dengan albumin dan lainnya

•          Namun demikian 85% tetap tidak terikat sehingga waktu paruhnya hanya 20 menit

•          Reseptor hormon dan mekanisme kerja

•          Hormon hanya menstimulasi sel yang mempunyai reseptor yang sesuai

•          Reseptor hormon berupa protein atau glikoprotein yang terletak di membran plasma, mitokondria atau orgenale lain di sitoplasma atau di dalam nucleus

•          Hormon bekerja seperti saklar untuk mengaktifkan atau menghentikan jalur metabolisme tertentu ketika hormon berikatan dengan reseptornya

•          Sel target umumnya mempunyai beberapa ribu reseptor untuk hormon tertentu

•          Interaksi hormon dengan reseptornya mirip interaksi enzim dengan substratnya

•          Tidak seperti enzim, reseptor tidak mengubah secara kimiawi ligannya, tetapi reseptor menunjukkan sifat seperti enzim yaitu spesifitas dan saturasi

•          Spesifitas : reseptor hanya untuk satu jenis hormon, tidak berikatan dengan hormon lain

•          Saturasi : keadaan semua reseptor hormon telah ditempati oleh molekul hormon, penambahan lebih banyak hormon tidak dapat menghasilkan efek lebih besar

•          Hormon steroid dan tiroid

•          Hormon steroid dan tiroid bersifat lipofilik, mudah menembus membran plasma sel target dan memasuki sitoplasma

•          Steroid memasuki nukleus dan berikatan dengan reseptor yang berhubungan dengan DNA

•          Reseptor tersebut mempunyai tiga regio fungsional yang menjelaskan kerjanya pada DNA : satu yang berikatan dengan hormon, satu berikatan dengan tempat penerima pada kromatin dan satu yang mengaktifkan transkripsi DNA pada tempat tersebut.

•          Transkripsi menghasilkan mRNA yang untuk sintesis protein, yang selanjutnya mempengaruhi metabolisme sel target

•          Contoh: estrogen akan menstimulasi sel dinding uterus untuk mensintesis protein yang bekerja sebagai reseptor progesteron

•          Progesteron yang dihasilkan kemudian saat siklus mentruasi akan berikatan dengan reseptor ini dan menstimulasi sel untuk menghasilkan enzim yang mensintesis glikogen

•          Glikogen mempersiapkan uterus  untuk memberi nutrisi janin pada kehamilan

•          Walaupun T4 menyusun 90% dari hormon tiroid, T4 hanya memiliki efek langsung pada sel target

•          T3 dan T4 bebas memasuki sitoplasma sel target dimana enzim mengkonversi T4 menjadi T3 dengan membuang satu yodium

•          T3 berikatan dengan reseptor pada tiga tempat :

1. pada mitokondria yang meningkatkan kecepatan respirasi aerobic
2. Pada ribosom yang menstimulasi translasi mRNA sehingga meningkatkan sintesis protein
3. Di nukleus, berikatan dengan reseptor di kromatin dan menstimulasi transkripsi DNA (sintesis mRNA)

•          Salah satu protein yang diproduksi karena pengaruh T3 adalah Na-K ATPase, yang berfungsi untuk menimbulkan panas (efek kalorigenik hormon tiroid)

Peptida dan katekolamin

•          Peptida dan katekolamin (hormon hidrofilik) tidak dapat menembus ke dalam sel target, sehingga hormon tersebut harus menstimulasi sifat fisiologisnya secara tidak langsung

•          Hormon tersebut berikatan dengan reseptor di permukaan sel, yang berhubungan dengan sistem second mesenger pada sisi lain dari membran plasma

•          Second mesenger yang terkenal adalah cyclic adenosine monophosphate (cAMP)

•          Contoh : ketika glukagon berikatan dengan reseptor sel hepar, reseptor mengaktifkan protein G yang selanjutnya mengaktifkan adenil siklase (enzim membran yang memproduksi cAMP)

•          cAMP akhirnya mengaktifkan enzim yang menghidrolisis glikogen yang disimpan di hepar

•          Somatostatin, bekerja dengan menghambat sintesis cAMP

•          ANP bekerja melalui second mesenger cyclic guanosine monophosphat (cGMP)

•          Second mesenger ini tidak bertahan lama di dalam sel

•          Sebagai contoh, cAMP dipecah sangat cepat oleh enzim fosfodiesterase

•          Second mesenger lain meliputi diacylglycerol dan inosito triphosphate (IP3)

•          Contoh : pada hormon oksitosin, reseptornya mengaktifkan protein G dan protein G mengaktifkan enzim membran (fosfolipase)

•          Fosfolipase memecah fosfolipid tertentu pada membran plasma menjadi diasilgliserol dan IP3

•          Diasilgliserol mengaktifkan protein kinase seperti cAMP, dengan efek yang berbeda

•          IP3 berikatan dengan reticulum endoplasma atau ligand-gated calcium channel pada membran plasma.

•          Pada kasus lain, IP3 memicu aliran kalsium ke dalam sitoplasma

Kalsium

•          Merupakan third mesenger

•          Bekerja melalui : menutup atau membuka saluran yang merubah permeabilitas dan potensial membran sel; secara langsung mengaktifkan enzim tertentu atau berikatan dengan reseptor sitoplasma yang disebut calmodulin, yang selanjutnya mengaktifkan protein kinase

Amplifikasi enzim

•          Satu hormon tidak hanya menstimulasi sintesis atau aktivasi satu macam molekul enzim

•          Hormon dapat mengaktifkan ribuan enzim melalui jalur amplifikasi enzim

•          Contoh : satu molekul glukagon menstimulasi pembentukan 1000 molekul cAMP; cAMP mengaktifkan protein kinase; tiap protein kinase mengaktifkan 1000 enzim dan tiap enzim menghasilkan 1000 molekul  sebagain produk reaksi

•          Hal ini merupakan reaksi yang umum → satu molekul glukagon dapat menstimulasi produksi satu juta reaksi

•          Dengan demikian hormon hanya diperlukan dalam jumlah kecil

•          Konsentrasi dalam darah juga sangat kecil, dalam satuan nanometer atau picometer

•          Karena adanya amplifikasi enzim, maka sel target tidak memiliki reseptor dalam jumlah besar

Hormon clearance

•          Sinyal hormon, sebagaimana sinyal saraf, harus dihentikan jika sudah selesai kerjanya

•          Sebagian besar hormon diambil dan didegradasi di hepar atau ginjal, sisanya di sel target dan dieksresikan lewat empedu atau urin

•          Kecepatan pembuangan hormon disebut metabolic clearance rate (MCR) dan waktu yang diperlukan untuk membersihkan 50% hormon dari darah disebut waktu paruh (half-life)

•          Semakin cepat MCR, semakin pendek waktu paruhnya

Modulasi senstivitas sel target

•          Contoh upregulasi : uterus memproduksi respetor oksitosin pada akhir kehamilan, untuk persiapan sekresi oksitosin dalam jumlah besar untuk melahirkan

•          Contoh downregulasi : sel lemak mengalami down regulasi jika terpapar insulin konsentrasi tinggi atau sel testis mengalami downregulasi jika terpapar konsentrasi tinggi LH

Interaksi hormonal

•          Tidak adan hormon yang bersirkulasi dalam darah sendirian, dan tidak ada sel yang terpapar hanya satu hormon

•          Dengan demikian terdapat banyak hormon dalam darah dan jariangan dalam satu waktu

•          Sebagian sel tidak merespon karena tidak mempunyai reseptor dan sebagian lagi merespon karena mempunyai reseptor

•          Terdapat tiga jenis interaksi hormon :

1. Efek sinergis : dua atau lebih hormon bekerja bersama untuk menghasilkan efek lebih besar. Contoh : jikanFSH atau testosteron bekerja sendiri2 menstimulasi pembentukan sperma, namun jika bekerja bersama testis dapat membentuk 300.000 sperma per menit
2. Efek permisif : satu hormon memperbesar respon target organ terhadap hormon yang disekresi kemudian. Contoh : estrogen menstimulasi upregulasi reseptor progesteron di uterus
3. Efek antagonis : satu hormon mempunyai efek berlawanan dengan hormon lain. Contoh : insulin menurunkan kadar gula darah, sedangkan glukagon meningkatkan kadar gula darah

Stres dan Adaptasi

•          Stres terjadi dalam kehidupan kita sehari-sehari dan berlangsung seumur hidup

•          Manusia bereaksi terhadap stres terutama melalui jalur endokrin dan jalur saraf  otonom simpathis

•          Stres adalah suatu keadaan yang mengganggu homeostasis dan mengancam kesehatan fisik atau emosinya

•          Contoh stresor :

ü  stresor fisik : infeksi, perdarahan, pembedahan;

ü  stresor psikis : marah, depresi, rasa bersalah

Tahapan stres

•          Reaksi tubuh terhadap stres disebut dengan stress response atau general adaptation syndrome (GAS)

•          Menurut Hans Selye (1936), GAS terdiri dari tiga tahapan :

1. Alarm reaction
2. Stage of resistance
3. Stage of exhaustion