Schibye & Klausen
Schibye & Klausen
Schibye & Klausen
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Bente <strong>Schibye</strong> og Klaus <strong>Klausen</strong><br />
MENNESKETS<br />
FYSIOLOGI<br />
Hvile og arbejde<br />
2. udgave<br />
FADL’s Forlag
1 Cellen<br />
17 Fra celle til menneske<br />
19 Cellen<br />
24 Sammenbinding af celler<br />
24 Transport af stoffer<br />
33 Proteinsyntesen<br />
Fra celle til menneske<br />
Den enkleste levende organisme består kun af én celle. Amøben er et eksempel<br />
på dette. Den består af en celle, der indeholder alle de elementer, som er<br />
nødvendige for at opretholde livet dér, hvor den lever.<br />
For at holde sig i live skal den kunne skaffe sig energi. Det kan den gøre ved<br />
at optage og nedbryde/forbrænde næringsstoffer. Til forbrændingen bruger<br />
cellen ilt (O2), og den danner kuldioxid (CO2). Cellen skal også kunne formere<br />
sig, og det kræver, at den kan danne specielle proteiner. Endvidere er det uhyre<br />
vigtigt, at cellen kan bevare en ganske bestemt sammensætning af cellevæsken.<br />
Det kræver, at den kan komme af med affaldsstoffer, og at cellevæggen<br />
(cellemembranen) kan hindre nogle stoffer i at komme ind i cellen og tillade<br />
andre stoffer at komme igennem. Amøbens ydre miljø er det vand, den bevæger<br />
sig rundt i. Det er herfra, den får O2 og næring gennem sin cellemembran,<br />
og det er hertil, den afgiver CO2 og affaldsstoffer. For at den skal kunne overleve,<br />
skal vandet, den lever i, have en sammensætning, så amøben kan bevare<br />
det indre miljø konstant (homeostase).<br />
Mennesket har de samme elementære behov som amøben. Men da vi<br />
består af trillioner af celler, har de enkelte celler ikke længere kontakt med<br />
omverdenen, men kontakt med den væske, som ligger lige uden for dem, dér<br />
hvor de er placeret i mennesket. Endvidere er cellerne i mennesket specialiserede,<br />
så de kan varetage forskellige funktioner. I fostertilstanden differentieres<br />
cellerne i fire hovedtyper 1) muskelceller, 2) nerveceller, 3) epitelceller og 4)<br />
bindevævsceller. Det karakteristiske for disse celletyper er, at muskelceller kan<br />
skabe bevægelse eller spænding, nerveceller kan danne elektriske impulser og<br />
videresende dem, epitelceller kan danne eller opsuge mange forskellige slags<br />
kemiske stoffer, og bindevævsceller kan, som navnet siger, bl.a. binde forskellige<br />
strukturer i kroppen sammen.<br />
Når mange celler af samme type ligger sammen, danner de væv, fx muskelvæv,<br />
nervevæv, epitelvæv og bindevæv. Epitelvæv dækker alle indre og ydre<br />
17
2 Nervesystemet<br />
41 Nervevævet<br />
63 Sanser<br />
84 Opbygningen af centralnervesystemet<br />
112 Reflekser der påvirker muskeltonus<br />
126 Neuromuskulær kontrol<br />
132 Det autonome nervesystem<br />
Mennesket er i stand til at opfatte og reagere på mange forskellige former for<br />
påvirkninger. Vi kan gå hen til noget, vi har set, flytte os fra noget, som er for<br />
varmt, tænke over noget, der bliver sagt osv.<br />
Det er forskellige typer af sanseceller, som er i stand til at opfange de mange<br />
forskellige påvirkninger. Sansecellerne er placeret alle steder i kroppen, og<br />
informationerne sendes ind til centralnervesystemet ved hjælp af nerveceller,<br />
der er udformet, så de kan sende meddelelser over lange afstande. Nervecellernes<br />
sprog er elektriske signaler, som hurtigt kan sendes fra ét sted til et<br />
andet. Centralnervesystemet modtager hele tiden en enorm mængde informationer<br />
fra kroppen og fra de nære omgivelser. Nogle af informationerne<br />
reagerer vi på, mens andre lagres til senere brug. En stor del af meddelelserne<br />
gemmes i lavere dele af nervesystemet (den ubevidste del), mens det kun er<br />
en lille del, der når helt op til bevidstheden. Mange af informationerne sorteres<br />
sandsynligvis væk på et meget tidligt tidspunkt (i rygmarven), så centralnervesystemet<br />
kan »koncentrere« sig om de vigtigste. Når mennesket reagerer<br />
på informationer fra sansecellerne, sker dette ved, at centralnervesystemet<br />
kontakter de relevante muskler (eller evt. kirtler). Beskeden sendes fra centralnervesystemet<br />
ud til musklerne via lange nervetråde, nervefibre.<br />
Det centrale og det perifere nervesystem<br />
Nervesystemet kan opdeles i centralnervesystemet (CNS), som består af hjernen<br />
og rygmarven og det perifere nervesystem (PNS). PNS indeholder dels de<br />
nervetråde, der bruges til at sende besked fra sansecellerne ind til CNS, de<br />
afferente fibre eller de sensoriske fibre, og dels de nervetråde, som CNS benytter<br />
sig af for at sende en besked ud til kroppen, de efferente fibre (Fig. 2.1 og<br />
Fig. 2.2). De nerveceller, der sender besked fra CNS til skeletmusklerne, kaldes<br />
somatiske nerveceller, mens nervecellerne der sender besked til glat<br />
muskulatur og kirtler, hører til det autonome nervesystem (der også hedder<br />
det vegetative nervesystem) (Fig. 2.2).<br />
39
Hvilemembranpotentialet<br />
46<br />
NERVESYSTEMET<br />
sensorisk nervecelle<br />
aktionspotentiale<br />
synapse<br />
motorisk nervecelle<br />
aktionspotentiale<br />
sansecelle<br />
generatorpotentiale<br />
muskel<br />
Figur 2.6. En simpel refleksbue. Når sansecellen irriteres, fører det til at musklen aktiveres (se i øvrigt<br />
teksten).<br />
I cellerne (intracellulært) og uden for cellerne (ekstracellulært) er ioner<br />
opløst i væske. Intracellulært i cellens cytosol er der primært K + og store negativt<br />
ladede proteiner (A – , anioner), mens der ekstracellulært er Na + og Cl – (se<br />
Tabel 2.I).<br />
Cellemembranen er impermeabel for A – , lidt permeabel for Na + og mest<br />
permeabel for K + og Cl – .<br />
Cellemembranen er som beskrevet i Kap. 1 selektiv permeabel. Når der er<br />
forskellig koncentration af ladede partikler på hver side af membranen, vil der<br />
kunne opstå en spændingsforskel mellem de to sider af membranen (spændingsforskellen<br />
kan måles med et voltmeter). Alle celler har en spændingsforskel<br />
over membranen – et membranpotentiale. Nerveceller har, når de er i<br />
hvile, et membranpotentiale på ca. 70 mV (1 mV = 0,001 V). Potentialet er<br />
negativt, fordi indersiden er negativ i forhold til ydersiden, altså –70 mV.<br />
Hvad er forklaringen nu på dette membranpotentiale? Lad os først gennemgå<br />
et par simple eksempler som viser, hvad der sker, når man har en<br />
selektiv permeabel membran og forskellig koncentration af ladede partikler<br />
på membranens to sider.<br />
Tabel 2.I. Fra en typisk nervecelle<br />
Ekstracellulært<br />
mmol × l –1<br />
Intracellulært<br />
mmol × l –1<br />
Na + 145 15<br />
K + 5 150<br />
Cl – 110 10<br />
A –
A membran<br />
B<br />
I II<br />
Na +<br />
Cl –<br />
K +<br />
Na +<br />
Cl –<br />
+<br />
+<br />
+<br />
+<br />
+<br />
–<br />
–<br />
–<br />
–<br />
–<br />
K +<br />
Cl –<br />
K +<br />
Cl –<br />
kemisk kraft elektrisk kraft<br />
Figur 2.7. A. To opløsninger: I Na + og Cl – og II K + og Cl – er adskilt af en selektiv permeabel membran,<br />
der kun er permeabel for K + .<br />
B. På grund af K + -diffusion fra II til I dannes en spændingsforskel over membranen (som<br />
bremser K + -bevægelsen fra II til I).<br />
Hvis man har to vandige opløsninger, hvor den ene (I) (Fig. 2.7) indeholder<br />
NaCl (Na + og Cl – -ioner) og den anden (II) KCl (K + og Cl – -ioner), og disse<br />
adskilles af en membran, der kun er permeabel for K + , vil<br />
A. K + diffundere fra II til I pga. koncentrationsforskellen (gradienten), en<br />
kemisk kraft. Da K + er positivt ladet, vil denne diffusion bevirke, at der<br />
bliver en uens fordeling af ladninger på membranens to sider (der bliver<br />
»overskud« af + i I), der dannes et membranpotentiale. Denne spændingsforskel<br />
vil skabe en<br />
NERVECELLENS FUNKTION 47
48<br />
NERVESYSTEMET<br />
A membran<br />
B<br />
I II<br />
Na +<br />
Cl –<br />
–<br />
–<br />
–<br />
–<br />
–<br />
+<br />
Na + Na +<br />
Cl –<br />
+<br />
+<br />
+<br />
+<br />
K +<br />
Cl –<br />
K +<br />
Cl –<br />
kemisk kraft elektrisk kraft<br />
Figur 2.8. A. Som Fig. 2.7, men membranen er nu kun permeabel for Na + .<br />
B. På grund af Na + -diffusion fra I til II dannes en spændingsforskel over membranen (som<br />
bremser Na + -bevægelsen fra I til II).<br />
B. K + -vandring fra I til II, idet K + bevæges fra + til −, en elektrisk kraft. Når<br />
diffusionen pga. den kemiske kraft og vandringen pga. den elektriske<br />
kraft er lige store (og modsat rettede), er nettobevægelsen af K + over<br />
membranen lig nul, og man siger, at der er elektrokemisk ligevægt. Spændingsforskellen<br />
på dette tidspunkt kaldes for ligevægtspotentialet for den<br />
pågældende ion (her K + ).<br />
Hvis membranen på den anden side kun er permeabel for Na + (og ikke for K +<br />
og Cl – ) (Fig. 2.8) vil
A. Na + diffundere fra I til II pga. den kemiske kraft, og dette vil medføre en<br />
ladningsforskydning, så II bliver positiv i forhold til I. Denne spændingsforskel<br />
vil skabe en<br />
B. Na + -vandring fra II til I, og når nettobevægelsen af Na + er nul over<br />
membranen, svarer membranpotentialet til ligevægtspotentialet for<br />
Na + .<br />
Størrelsen af ligevægtspotentialet for en bestemt ion er primært bestemt af<br />
forholdet mellem koncentrationerne af ionen på de to sider af membranen.<br />
Ligevægtspotentialet er større, jo større forskel der er mellem koncentrationerne.<br />
Nervecellen indeholder som nævnt meget K + , og der er lidt K + uden for<br />
cellen, hvorimod Na + primært er uden for cellen (Tabel 2.I). Hvis membranen<br />
kun var permeabel for K + , ville membranpotentialet svare til K + ’s ligevægtspotentiale,<br />
som kan udregnes til at være –90 mV. Hvis membranen på<br />
den anden side kun var permeabel for Na + , ville potentialet svare til Na + ’s<br />
ligevægtspotentiale, der er +60 mV.<br />
Nervecellen har som omtalt i hvile et potentiale på –70 mV. Dette hvilemembranpotentiale<br />
er altså ikke lig nogen af de to ioners ligevægtspotentiale,<br />
men tæt på K + -ligevægtspotentiale. Forklaringen på dette er, at cellemembranen<br />
er meget permeabel over for K + , og kun lidt permeabel over for Na + . I den<br />
hvilende celle er permeabiliteten 50-100 gange større for K + end for Na + . Man<br />
må derfor forestille sig, at potentialet dannes pga. en hurtig K + -diffusion ud<br />
af cellen samtidig med en meget langsom Na + -diffusion ind i cellen. Efterhånden<br />
som potentialet opbygges, bremses K + -strømmen ud af cellen, og Na + -<br />
strømmen ind i cellen øges. Når potenialet er på –70 mV, øges det ikke yderligere.<br />
Men hvordan er det muligt at bevare et konstant hvilemembranpotentiale<br />
på –70 mV, når hverken Na + eller K + er i elektrokemisk ligevægt? Diffusionen<br />
af ioner ville på længere sigt føre til en koncentrationsligevægt for de<br />
to ioner, og membranpotentialet ville forsvinde. Det kan kun lade sig gøre,<br />
fordi en aktiv pumpe, Na + /K + -pumpen, transporterer Na + ud af cellen og K +<br />
ind i cellen, svarende til den passive diffusion. Situationen i den hvilende nervecelle<br />
er som beskrevet i Fig. 2.9. Pumpen pumper oftest 3Na + ud samtidig<br />
med 2K + ind for at ophæve den passive diffusion i den hvilende nervecelle. Da<br />
pumpen på denne måde transporterer flere + ud end ind, vil pumpen påvirke<br />
ladningsfordelingen, polariseringen af membranen, og man siger, at den er<br />
elektrogen. Udvekslingsforholdet mellem Na + og K + ændres i situationer,<br />
hvor koncentrationen af ionerne er ændret i forhold til hvilesituationen.<br />
Membranpotentialet dannes altså af den hurtige K + -diffusion ud af cellen, og<br />
Na + -/K + -pumpen vedligeholder potentialet. Forgiftes cellen, så pumpen ikke<br />
kan arbejde, forsvinder membranpotentialet efter et stykke tid.<br />
Da membranpotentialet som nævnt primært dannes pga. den forskellige<br />
[K + ] inden i og uden for cellen, vil hvilemembranpotentialet påvirkes meget<br />
af ændringer i [K + ], hvorimod ændret [Na + ] ikke har stor betydning.<br />
NERVECELLENS FUNKTION 49
Aktionspotentialet<br />
50<br />
NERVESYSTEMET<br />
ekstracellulært intracellulært<br />
Na +<br />
K +<br />
Na +<br />
Na +<br />
Na +<br />
kemisk kraft<br />
+ –<br />
+ –<br />
+ –<br />
+ –<br />
+ –<br />
+ –<br />
K +<br />
Na +<br />
K +<br />
K +<br />
elektrisk kraft<br />
Figur 2.9. Hvilemembranpotentialet på –70mV. I den hvilende nervecelle diffunderer der hele tiden<br />
lidt K + ud af cellen og lidt Na + ind i cellen. Na + /K + -pumpen pumper Na + ud og K + ind i<br />
forholdet 3:2 – svarende til den passive diffusion af disse ioner.<br />
Ved dannelse af membranpotentialet er der kun omtalt K + - og Na + -ioner,<br />
men membranen er også meget gennemtrængelig for Cl – , og da denne ion<br />
primært findes ekstracellulært, vil den kemiske kraft skabe diffusion af Cl – ind<br />
i cellen, men denne diffusion modvirkes af den elektriske kraft (– inde i cellen).<br />
Ligevægtspotentialet for Cl – ligger tæt på cellens hvilemembranpotentiale,<br />
hvorfor nettostrømmen af Cl – er nær nul. Der er ikke enighed om, hvorvidt<br />
Cl – evt. påvirkes af en aktiv pumpe. Dette vil være nødvendigt for at<br />
bevare [Cl – ] konstant, hvis Cl – ’s ligevægtspotentiale ikke er fuldstændig lig<br />
cellens hvilemembranpotentiale.<br />
At hvilemembranpotentialet har en størrelse på –70 mV, skyldes som<br />
beskrevet, at membranens permeabilitet er meget større for K + end for Na + .<br />
Ved at ændre på dette permeabilitetsforhold kan membranpotentialet<br />
ændres. I nervecellen passerer Na + - og K + -membranen gennem kanaler. Permeabiliteten<br />
over for ionerne er derfor bestemt af antallet af kanaler, og om<br />
kanalerne er åbne eller lukkede (evt. inaktiverede, se senere). Hvis permeabiliteten<br />
øges for K + (eller mindskes for Na + ), vil membranpotentialet blive<br />
mere negativt. Dette kaldes en hyperpolarisering (Fig. 2.10). Hvis permeabiliteten<br />
på den anden side øges for Na + (eller mindskes for K + ), vil membranpotentialet<br />
blive mindre negativt eller evt. positivt. Dette kaldes en depolarisering.<br />
Har membranen været depolariseret eller hyperpolariseret og vender<br />
tilbage til hvilemembranpotentialet igen, benævnes dette en repolarisering.<br />
Nerveceller og muskelceller siges at være irritable. Med dette menes, at membranpotentialet<br />
ændres, når cellen irriteres. Ændringen i potentialet kaldes
membranpotentiale (mV)<br />
aktionspotentialet (AP) (Fig. 2.11). Membranpotentialet ændres fra at være<br />
negativt på indersiden til at blive positivt, hvorefter det hurtigt vender tilbage<br />
(repolariseres) til det normale hvilemembranpotentiale. Disse potentialeæn-<br />
membranpotentiale (mV)<br />
+60<br />
+60<br />
+30<br />
0<br />
–70<br />
–90<br />
0<br />
–70<br />
–90<br />
depolarisering<br />
hyperpolarisering<br />
aktionspotentiale<br />
efter-hyperpolarisering<br />
hvilemembranpotentiale<br />
0 1 2 3<br />
tid (ms)<br />
4 5 6<br />
Figur 2.11. Aktionspotentiale i en nervecelle. Bemærk at potentialet kun varer få ms.<br />
repolarisering<br />
tid<br />
Na + ’s ligevægtspotentiale<br />
hvilemembranpotentiale<br />
K + ’s ligevægtspotentiale<br />
Figur 2.10. Depolarisering, hyperpolarisering og repolarisering af membranen. Når membranen depolariseres,<br />
nærmer membranpotentialet sig Na + ’s ligevægtspotentiale, og ved en hyperpolarisering<br />
nærmer potentialet sig K + ’s ligevægtspotentiale.<br />
NERVECELLENS FUNKTION 51
52<br />
NERVESYSTEMET<br />
membranpotentiale (mV)<br />
stimulationsstyrke<br />
+30<br />
0<br />
–55<br />
–70<br />
tærskelværdi<br />
aktionspotentiale<br />
hvilemembranpotentiale<br />
tærskelirritament<br />
tid<br />
Figur 2.12. Ændringer i membranpotentialet med stigende stimulusstyrke. Er irritamentet mindre end<br />
tærskelirritamentet, depolariseres membranen, men der dannes intet aktionspotentiale.<br />
Ved tærskelirritamentet depolariseres membranen til tærskelværdien, og der dannes et AP<br />
på nervecellemembranen. Øges irritamentstyrken over tærskelirritamentet, bevarer AP sin<br />
størrelse – bliver altså ikke større. Nerveceller reagerer efter »alt eller intet«-loven.<br />
dringer skyldes ændret permeabilitet over for Na + og K + . Irritamentet skaber<br />
en depolarisering af membranen. (I refleksen Fig. 2.6 er det sansecellen, der<br />
skaber irritamentet på den sensoriske nervecelle). Denne depolarisering medfører<br />
nu, at der åbnes flere Na + -kanaler (spændingsafhængige Na + -kanaler),<br />
hvorved Na + -permeabiliteten bliver større. Dette fører til, at Na + diffunderer<br />
hurtigere ind i cellen, og cellen depolariseres yderligere. Herved øges Na + -permeabiliteten<br />
endnu mere (positiv feedback). Den øgede depolarisering vil på<br />
den anden side også øge K + -diffusionen ud af cellen, idet K + -ioner nu bremses<br />
mindre af de elektriske kræfter. Er irritamentet lille, og depolariseringen forårsaget<br />
af dette lille, vil Na + -permeabiliteten ikke øges tilstrækkeligt til, at Na + -<br />
diffusionen ind i cellen overstiger diffusionen af K + ud af cellen, og der vil ikke<br />
opstå et AP (Fig. 2.12). Cellemembranen skal depolariseres til en tærskelværdi<br />
(ca. –55 mV), for at dette sker. Det mindste irritament, som kan depolarisere<br />
membranpotentialet til tærskelværdien, kaldes for tærskelirritamentet. Er irritamentet<br />
mindre, vil membranen som beskrevet depolariseres, men der opstår<br />
intet AP. Overstiger irritamentet tærskelirritamentets styrke, vil der dannes et<br />
AP, men det viser sig, at AP’s størrelse (AP’s amplitude) ikke påvirkes af irritamentets<br />
størrelse (større irritament betyder derimod større frekvens af AP,<br />
se side 54). Man siger at nervecellen reagerer efter alt-eller-intet loven.
membranpotentiale (mV)<br />
+30<br />
0<br />
–70<br />
aktionspotentiale<br />
P Na +<br />
P K +<br />
0 1 2 3<br />
tid (ms)<br />
4 5 6<br />
Figur 2.13. Ændringer i natriumpermeabiliteten (PNa + ) og kaliumpermeabiliteten (PK + ) knyttet til<br />
dannelsen af aktionspotentialet. Permeabiliteten er angivet relativt ved at sætte Na-permeabiliteten<br />
i hvile til 1 (højre y-akse). Depolariseringsfasen af AP skyldes, at PNa + øges fra 1<br />
til 600, og repolariseringen at PNa + igen falder til 1, og PK + øges fra 50 til 300. Øget PK + er<br />
også forklaringen på efter-hyperpolariseringen.<br />
Når membranen depolariseres til tærskelværdien, øges Na + -permeabiliteten<br />
meget (på Fig. 2.13 ca. 600 gange), og Na + vil hurtigt diffundere ind i cellen,<br />
idet såvel den kemiske som den elektriske kraft er stor og indadrettet (jf.<br />
side 50). Herved depolariseres membranen mod Na + -ligevægtspotentialet<br />
(+60 mV), da Na + -diffusionen ind i cellen overstiger K + -diffusionen ud af<br />
cellen. Aktionspotentialet »når ikke op« på +60 mV, men kun på ca. +30 mV.<br />
Årsagen til dette er at:<br />
1. K + -permeabiliteten øges noget (seks gange på Fig. 2.13) ca. 1 ms efter<br />
Na + -permeabilitetsøgningen, idet der også åbnes flere K + -kanaler, når<br />
membranen depolariseres (også spændingsafhængige).<br />
2. Na + -permeabiliteten mindskes hurtigt igen, idet de åbne Na + -kanaler<br />
inaktiveres.<br />
Disse to forhold betyder, at membranen repolariseres, og ofte ses en hyperpolarisering<br />
efter selve aktionspotentialet. Denne hyperpolarisering skyldes, at<br />
K + -permeabiliteten er øget, og denne øgning holder sig længere end den<br />
øgede permeabilitet for Na + . I denne periode nærmer membranpotentialet<br />
sig mere til K + -ligevægtspotentialet på –90 mV. På Fig. 2.13 er vist et AP samt<br />
permeabilitetsændringerne for Na + og K + .<br />
I en periode efter AP er det ikke muligt at irritere nervecellen til at danne<br />
et nyt AP, ligegyldigt hvor meget membranen depolariseres; nervecellen er<br />
absolut refraktær. Dette skyldes, at de Na + -kanaler der blev åbnet under AP,<br />
600<br />
300<br />
50<br />
1<br />
relativ membranpermeabilitet<br />
NERVECELLENS FUNKTION 53
54<br />
NERVESYSTEMET<br />
ikke blot lukkes men inaktiveres efter den øgede Na + -permeabilitet. Når<br />
membranen depolariseres, åbnes de inaktive Na + -kanaler ikke. De er altså<br />
ikke spændingsafhængige, og Na + -permeabiliteten kan derfor ikke øges ved<br />
at depolarisere membranen. Efter den absolutte refraktærperiode følger en<br />
relativ refraktærperiode, hvor det er muligt at danne et nyt AP, men hvor det<br />
kræver et kraftigere irritament. Tærskelirritamentet er større, jo tidligere i<br />
den relative refraktærperiode, der skal irriteres til tærskelværdien. AP bliver<br />
mindre end i den »friske nerve«, da nogle af Na + -kanalerne stadig er inaktiverede,<br />
hvilket betyder, at Na + -permeabiliteten ikke kan øges helt så meget.<br />
Længden af den relative refraktærperiode er kortest i tynde nervetråde og<br />
længere jo tykkere nervetråden er. Den kan variere fra få ms op til omkring<br />
100 ms.<br />
Størrelsen af AP er som nævnt ikke afhængig af irritamentets størrelse, men<br />
kan ændres, hvis:<br />
a. Nogle af Na + -kanalerne er inaktiverede, eller hvis<br />
b. Na + -ligevægtspotentialet ændres, når koncentrationsforholdet for Na +<br />
ændres over membranen, og hvis<br />
c. Hvilemembranpotentialet er ændret pga. ændret koncentrationsforhold<br />
for K + .<br />
Under depolariseringsfasen af AP strømmer Na + hurtigere ind i cellen, og i<br />
repolariserings- og i hyperpolariseringsfasen strømmer K + hurtigere ud af<br />
cellen end i hvile. Mængden af Na + og K + , der strømmer over membranen, er<br />
dog så lille, at der skal flere tusinde AP til, for at det medfører en ændring i<br />
[Na + ] og [K + ]. Årsagen til dette er, at membranpotentialet (og hermed AP) er<br />
knyttet til selve membranen, og det kræver en meget lille ændring i ladningsfordelingen<br />
lokalt over membranen for at ændre potentialet fra –70 mV til<br />
+30 mV. Na + /K + -pumpen behøver derfor ikke at øge sin aktivitet efter et<br />
enkelt AP, men efter dannelse af mange AP vil miljøet være ændret (øget ekstracellulært<br />
[K + ] og øget intracellulært [Na + ]), og det er nødvendigt med en<br />
øget pumpeaktivitet for at genskabe det normale miljø.<br />
Frekvens af AP Hvorledes ændres nervecellens aktivitet, når den irriteres kraftigere?<br />
AP’s størrelse ændres som omtalt ikke, når irritamentet øges ud over<br />
tærskelirritamentet. Det der derimod sker er, at frekvensen af AP øges. Så et<br />
kraftigere irritament resulterer i højere frekvens (Fig. 2.14).<br />
Forklaringen på dette skal nok søges i den relative refraktærperiode, hvor<br />
nervecellen som nævnt er i stand til at danne et nyt AP, men hvor tærskelirritamentet<br />
er øget. Jo kraftigere irritamentet er, desto tidligere vil det være i<br />
stand til at »bryde« den relative refraktærperiode, og dermed øge frekvensen<br />
af AP. Den relative refraktærperiode er forskellig for de forskellige nerveceller<br />
og er for de motoriske neuroner på 100-200 ms, og frekvensen af AP varierer<br />
fra 5-30 Hz (eller endnu højere).
aktionspotentialer<br />
irritamentstyrke<br />
Figur 2.14. Øget irritamentstyrke resulterer i øget frekvens af AP i nervetråden.<br />
Den maksimale frekvens af AP i et neuron er bestemt af længden af den<br />
absolutte refraktærperiode. Er denne fx 10 ms, vil den maksimale frekvens af<br />
AP være 100 Hz (1000 ms/10 ms = 100).<br />
Ledning af AP Normalt dannes AP i enden af en nervecelle, fx i den del af den sensoriske<br />
nervecelle, som har kontakt med sansecellen (se Fig. 2.6). Ved målinger har<br />
man konstateret, at det AP der kan registreres i nervecellen langt væk fra<br />
dette sted, har nøjagtig samme størrelse, som det har ved starten. Forklaringen<br />
på, at signalet ikke mister energi (bliver mindre) er, at det hele tiden gendannes.<br />
På Fig. 2.15.A er det vist, hvordan dannelsen af et AP fører til ladningsforskydninger<br />
(»strømsløjfer«), så naboområdet bliver depolariseret til tærskelværdien,<br />
og der opstår et nyt AP. Dette gentager sig, indtil AP når til en<br />
synapse (se senere). Normalt vil AP kun ledes i én retning i en nervecelle, idet<br />
området hvor AP lige har været dannet, er refraktært, og det kan derfor ikke<br />
irriteres af strømsløjfen.<br />
Ledningshastigheden kan variere fra få m × s –1 i tynde nervefibre til omkring<br />
120 m × s –1 i tykke udløbere med marvskede. Marvskeden virker isolerende<br />
(jf. side 42), og AP »springer« fra den ene ranvierske indsnøring til den<br />
næste (Fig. 2. 15.B). I disse indsnøringer er der en høj koncentration af spændingsafhængige<br />
Na + og K + kanaler. Selve tykkelsen af axonet har også betydning<br />
for ledningshastigheden, idet der er mindre modstand mod ionbevægelse<br />
i de tykkeste axoner, hvorfor hastigheden er større i disse.<br />
Tynde sensoriske neuroner, der formidler smerte og temperatur, samt dele<br />
af det autonome nervesystem er langsomme til at lede AP. Eksempler på hurtigt<br />
ledende neuroner er tykke myeliniserede sensoriske neuroner fra en del<br />
sanseceller i muskler og sener (se Boks: Inddeling af afferente neuroner) samt<br />
de store motoriske neuroner, der går ud til muskelcellerne.<br />
Ledningshastigheden er nedsat (evt. ophævet) ved lave temperaturer (kuldeblokade),<br />
og øget ved højere temperaturer. Tryk på en nerve kan også<br />
ophæve ledningsevnen. Det er det, der kan ske ved en hjerneblødning, når<br />
blodudtrædningen trykker på en nervebane. Er det en motorisk nervebane,<br />
vil der kunne optræde lammelser. Ledningen af AP er næsten ikke energikrævende<br />
og derfor kun lidt følsom over for O2-mangel.<br />
NERVECELLENS FUNKTION 55
Synapsen – overførsel af signal fra nervecelle til nervecelle<br />
56<br />
NERVESYSTEMET<br />
A. umyeliniseret axon<br />
– – + + + + + + + + + + + + +<br />
+ + – – – – – – – – – – – – –<br />
+ + – – – – – – – – – – – – –<br />
– – + + + + + + + + + + + + +<br />
+ – – + + + + + + + + + + + +<br />
– + + – – – – – – – – – – – –<br />
– + + – – – – – – – – – – – –<br />
+ – – + + + + + + + + + + + +<br />
+ + – – + + + + + + + + + + +<br />
– – + + – – – – – – – – – – –<br />
– – + + – – – – – – – – – – –<br />
+ + – – + + + + + + + + + + +<br />
B. myeliniseret axon<br />
myelin<br />
– + + +<br />
+ – – –<br />
+ – – –<br />
–<br />
trin 1<br />
+ + +<br />
+ – + +<br />
– + – –<br />
– + – –<br />
+<br />
trin 2<br />
– + +<br />
+ + – +<br />
– – + –<br />
– – + –<br />
+<br />
trin 3<br />
+ – +<br />
Figur 2.15. Ledning af aktionspotentialet i umyeliniseret axon (A) og myeliniseret axon (B). Trin 1: AP<br />
fører til ladningsforskydning inde i axonet og uden for axonet (»strømsløjfer«), hvorved<br />
naboområdet depolariseres til tærskelværdier. Trin 2: AP er nydannet i området til højre<br />
for (foran) det tidligere AP (området til venstre er refraktært). Trin 3: AP gendannes atter.<br />
Bemærk at AP »springer« fra den ene ranvierske indsnøring til den næste i den myeliniserede<br />
nervecelle (B). Herved øges ledningshastigheden i de tykke myeliniserede nervetråde.<br />
AP som er dannet i den sensoriske nervecelle, er nu via strømsløjfer nået til<br />
den anden ende, hvor det skal afgives til en ny nervecelle (jf. Fig. 2.6, side 46).<br />
Nervecellerne har ikke direkte kontakt med hinanden, idet membranerne på<br />
de to celler er adskilt af en »kløft« på 20-30 nm (Fig. 2.16). På Fig. 2.6 danner<br />
den sensoriske nervecelle synapse med en multipolær motorisk nervecelle.<br />
Den sensoriske nervecelles membran er her den præsynaptiske membran,<br />
mens modtagermembranen (her den motoriske) hedder den postsynaptiske<br />
membran. Mellemrummet hedder synapsekløften. I »enden«, terminalen, på<br />
det sensoriske neuron er der vesikler, der indeholder et kemisk stof, en transmittersubstans.<br />
Signaloverførslen er langt de fleste steder kemisk, og det tager<br />
ca. 0,5 ms at passere en synapse.<br />
Når AP når den præsynaptiske membran, bliver denne gennemtrængelig<br />
for Ca ++ , da depolariseringen åbner spændingsafhængige Ca ++ -kanaler. Der<br />
diffunderer nu Ca ++ ind i nervecellen, idet Ca ++ næsten ikke er i nervecellen,<br />
men kun ekstracellullært. Den øgede [Ca ++ ] inde i cellen resulterer i, at nogle
92<br />
NERVESYSTEMET<br />
er forbindelse til de hulrum, der ligger mellem hjernehinderne uden på hele<br />
hjernen og rygmarven. Herfra løber væsken over i venesystemet.<br />
Cerebrospinalvæskens funktioner er dels at danne en »indre mekanisk stødpude«,<br />
dels at være med til at sikre et konstant miljø omkring nervecellerne,<br />
idet der er »fri passage« for alle stoffer fra hjernevævet til cerebrospinalvæsken.<br />
Det betyder fx, at overskud af visse stoffer hurtigt kan forsvinde fra<br />
vævet (fx K + efter kraftig nerveaktivitet).<br />
Miljøet i nervevævet er naturligvis også bestemt af blodtilførslen til hjernen.<br />
Kort kan siges, at kapillærerne i hjernen er mindre gennemtrængelige over for<br />
mange stoffer end kapillærer andre steder i kroppen. Det betyder, at disse stoffer<br />
holdes væk fra nervecellerne i hjernen (blod-hjerne-barrieren).<br />
Sensoriske baner og centre i CNS<br />
I dette afsnit beskrives kort hvordan de sensoriske informationer, der kommer<br />
fra kroppen, ledes op gennem CNS, og hvordan de opfattes.<br />
Efter at de sensoriske nervetråde er trådt ind i baghornet, ledes signalerne<br />
via sensoriske baner højere op i CNS, hvor »endestationen« er lillehjernen<br />
eller barken på storhjernen. De signaler, der ender i lillehjernen, er meget vigtige<br />
for den ubevidste motoriske kontrol (mere om dette side 129).<br />
De tykke afferente fibre, der leder signaler fra bl.a. proprioceptorer i muskler,<br />
sener og led samt fra tryk- og berøringssansen i huden, bøjer af lige efter, de er<br />
kommet ind i baghornet og har et ukrydset forløb opad i bagstrengen i medulla<br />
spinalis. Under hele forløbet op gennem medulla spinalis afgives kollateraler, som<br />
løber ind i den grå substans og dennes synapser. I medulla oblongata afbrydes de<br />
i bagstrengskernerne. Det »nye« neuron krydser nu over i den anden side og forløber<br />
til thalamus, hvor der atter er en synapse. Det sidste neuron når til storhjernebarken<br />
til den sensoriske cortex, der er placeret på gyrus postcentralis (Fig. 2.41).<br />
Informationerne er vigtige for at opnå præcis information fra hud og led.<br />
De tynde afferente fibre, der leder informationen om smerte, kulde, varme<br />
og berøring, danner synapse med en ny nervecelle allerede i baghornet. Den<br />
»nye« nervecelle krydser midterlinjen med det samme og leder signalerne op<br />
i for- og sidestrengen i den modsatte side. Banen afbrydes atter i thalamus,<br />
hvorfra den største del af informationerne fortsætter til den sensoriske cortex<br />
på storhjernen (Fig. 2.42).<br />
Den sensoriske cortex er organiseret således, at sanseinformationer, som<br />
kommer fra foden, »lander« medialt, mens information fra hovedet lander<br />
lateralt. Dette er vist på Fig. 2.43, hvor man endvidere kan se, at de forskellige<br />
dele af legemet ikke er ligeligt repræsenteret på den sensoriske cortex. Kroppen<br />
dækker fx en meget lille del, mens hoved og hænder optager en meget stor<br />
del. Da de sensoriske baner krydser over på den anden side af kroppen på<br />
vejen fra medulla spinalis til storhjernen, vil informationer fra kroppens venstre<br />
side »lande« på højre storhjernehalvdel.
eceptorer i hud<br />
thalamus<br />
tryk og berøring<br />
bagstrengskerner<br />
1*<br />
1*<br />
proprioceptive impulser<br />
2*<br />
pons<br />
medulla spinalis<br />
mesencephalon<br />
medulla oblongata<br />
3*<br />
gyrus postcentralis<br />
Figur 2.41. De sensoriske bagstrengsbaner til storhjernen. 1 * , 2 * og 3 * angiver neuronnummer i banen.<br />
De sensoriske neuroner (1 * ) er tykke, myeliniserede og leder impulser fra mekanoreceptorer<br />
med lav tærskel. Disse er placeret i muskler, sener, led og huden.<br />
SENSORISKE BANER OG CENTRE I CNS 93
94<br />
thalamus<br />
berøring<br />
NERVESYSTEMET<br />
smerte og<br />
temperatur<br />
1*<br />
1*<br />
2*<br />
2*<br />
pons<br />
medulla spinalis<br />
3*<br />
mesencephalon<br />
medulla oblongata<br />
gyrus postcentralis<br />
Figur 2.42. Sensoriske for- og sidestrengsbaner til storhjernen. 1 * , 2 * og 3 * angiver neuronnummer i<br />
banen. De sensoriske neuroner er tynde og leder impulser fra temperatur- og smertereceptorer<br />
samt berøringsreceptorer i huden.
Inddeling af afferente nervefibre<br />
De afferente nervefibre kan inddeles i grupper ud<br />
fra deres diameter og deres ledningshastighed<br />
samt hvilke receptorer, de har kontakt til. Der findes<br />
forskellige inddelinger, og i nedenstående<br />
oversigt er anført to navngivningsmåder:<br />
Gruppe I og II kaldes for de tykke afferente fibre,<br />
mens gruppe III og IV kaldes for de tynde afferente.<br />
Gruppe I, II og III er myeliniserede, mens gruppe<br />
IV er umyeliniseret.<br />
Klassifikation af nervefibre Diameter og ledningshastighed Eksempler på receptororganer<br />
Gruppe Ia<br />
(A-alfa(α))<br />
Gruppe Ib<br />
(A-alfa(α))<br />
Gruppe II<br />
(A-beta(β)) og A-gamma (γ)<br />
Gruppe III<br />
(A-delta(δ))<br />
Gruppe IV<br />
(C-fibre)<br />
læber<br />
hage<br />
tunge<br />
strube<br />
øje<br />
næse<br />
ansigt<br />
overlæbe<br />
tænder, kæbe<br />
abdomen<br />
12-20 µm<br />
70-120 m × s –1<br />
12-20 µm<br />
70-120 m × s –1<br />
2-5 µm<br />
30-70 m × s –1<br />
2-5 µm<br />
12-30 m × s –1<br />
0,5-1 µm<br />
0,5-2 m × s –1<br />
ringfinger<br />
langefinger<br />
pegefinger<br />
tommelfinger<br />
hånd<br />
lillefinger<br />
håndled<br />
underarm<br />
albue<br />
skulder<br />
overarm<br />
hoved<br />
krop<br />
hals<br />
hofte<br />
ben<br />
fod<br />
muskelten<br />
primær afferent<br />
seneten<br />
muskelten<br />
sekundær afferent<br />
trykreceptorer<br />
smertereceptorer<br />
varme/kulde<br />
tæer<br />
genitalia<br />
smertereceptorer<br />
Figur 2.43. Frontalsnit (set forfra) gennem hjerne, hvor der er illustreret repræsentationen af de forskellige<br />
dele af kroppen (en homonkulus person) på den primære sensoriske cortex på<br />
højre side.<br />
SENSORISKE BANER OG CENTRE I CNS 95
96<br />
NERVESYSTEMET<br />
pons<br />
bagstrengskerner<br />
medulla oblongata<br />
medulla spinalis<br />
2*<br />
1*<br />
1*<br />
proprioceptive impulser<br />
cerebellum<br />
tryk og berøring<br />
muskelten<br />
seneten<br />
Figur 2.44. Sensoriske baner til lillehjernen. 1 * og 2 * angiver neuronnummer i banen. De sensoriske<br />
neuroner (1 * ) er tykke, myeliniserede og leder impulser fra muskler, sener, led og hud (bl.a.<br />
fra muskelten og seneten).<br />
Informationer fra visse proprioceptorer, bl.a. fra muskelten og seneten,<br />
ledes til lillehjernen. Den sensoriske nervecelle danner synapser med et nyt<br />
neuron i baghornet, og dette neuron sender impulser i sidestrengen til samme<br />
sides lillehjernehalvdel. Signaler fra få hudsanser (fx fra fodsålens hud) ender<br />
også i lillehjernen efter at have fulgt bagstrengsbanerne til bagstrengskernerne,<br />
hvor de afbrydes, og signalerne ledes videre til lillehjernen af et nyt<br />
neuron. Signaler fra venstre side af kroppen løber til venstre lillehjernehalvdel<br />
(Fig. 2.44), og fra højre side af kroppen til højre lillehjernehalvdel, da de sensoriske<br />
baner ikke krydser over til den anden side (som det var tilfældet med de<br />
sensoriske signaler, der ledes til storhjernen). Informationerne er vigtige for<br />
den grove opfattelse af bevægelser og hudstimuli.
Opfattelse af sensoriske informationer<br />
Smerte<br />
De sensoriske informationer skal sendes op til storhjernen, for at de kan blive<br />
bevidste. Man ved ikke med sikkerhed, hvorfor aktionspotentialer fra en<br />
bestemt type sansereceptorer altid opfattes som en bestemt type sansepåvirkning,<br />
men det har som nævnt tidligere noget at gøre med, at de sensoriske<br />
neuroner og baner fra de forskellige typer af sansereceptorer ender på hver sit<br />
afgrænsede område i storhjernen.<br />
Evnen til at opfange de enkelte sensoriske signaler og adskille dem fra hinanden<br />
er bl.a. bestemt af legemsdelens repræsentation på den sensoriske cortex<br />
og af tætheden af sanseceller i de forskellige kropsdele. Menneskets evne<br />
til at føle enkeltheder med hænderne er fx meget mere udviklet, end evnen til<br />
at adskille sensoriske signaler, der kommer fra ryggen. Følsomheden kan øges<br />
ved øvelse (træning). Fx kan en musiker i forhold til almindelige mennesker<br />
skelne mange flere toner i et kompleks af toner (en toneklang). En vinkyper<br />
kan skelne mange flere duft- og smagskvaliteter, og massører og behandlere<br />
har som regel en meget veludviklet berøringssans. Personer, som er vant til at<br />
bruge kroppen, er også bedre i stand til at fornemme de forskellige legemsdeles<br />
placering og bevægelse. De har en god proprioception, også kaldet en god<br />
kinestetisk sans. Det vides ikke med sikkerhed, hvori denne træningseffekt<br />
består; men det er sandsynligt, at den primært er lokaliseret til de sensoriske<br />
centre og til associationscentrene.<br />
Evnen til at opfatte enkelte sensoriske signaler er imidlertid også meget<br />
betinget af evnen til at fjerne uvedkommende informationer. Menneskets sanser<br />
giver nemlig hele tiden CNS et utal af informationer, og hvis de alle nåede<br />
bevidstheden, ville det ende i kaos og ikke i brugbar viden. Man ved meget lidt<br />
om, hvad der sætter hjernen i stand til at udvælge hvilke informationer, som<br />
er nyttige at bruge på et bestemt tidspunkt, og hvilke, der skal »smides væk«,<br />
eller hvad der afgør hvilke sanseindtryk, der når op til bevidstheden og hvilke,<br />
der »kun« når den ubevidste del af hjernen. Som beskrevet tidligere er der<br />
baner fra højere dele af CNS, der danner præsynaptisk inhibering med de<br />
afferente neuroner i medulla spinalis. Ved brug af dette system er det muligt<br />
af »fjerne« nogle af de sensoriske informationer, men hvilke der fjernes (og<br />
hvornår), er stadig meget uklart.<br />
Fysiologien bag følelsen af smerte er et eksempel på, hvor kompliceret sensorisk<br />
opfattelse af sansepåvirkninger kan være. Alle kender det at føle smerte. Men<br />
hvad er smerte? Hvilke stimuli resulterer i, at en person oplever smerte? Og<br />
hvad er afgørende for, om noget føles meget eller lidt smertefuldt? Disse spørgsmål<br />
(og mange andre) er vigtige at få besvaret, da smerte oftest er en ubehagelig<br />
oplevelse, som man gerne vil undgå eller være i stand til at fjerne eller lindre.<br />
SMERTE 97
Receptorer<br />
98<br />
NERVESYSTEMET<br />
Trods intens forskning ved man stadig kun lidt om smertens fysiologi.<br />
Specielt er viden om årsager til de kroniske smerter meget mangelfuld. I det<br />
følgende ses en opsummering af nogle af de fysiologiske fund, der vedrører<br />
receptorer, afferente neuroner og forløbet af »smertebanerne« i centralnervesystemet.<br />
Endvidere bliver Gate control-teorien gennemgået.<br />
Når en person oplever et tryk, har stimulus også været det fysiske fænomen<br />
tryk, som har påvirket en tryksans. Jo hårdere der trykkes, jo kraftigere mærker<br />
personen trykket. Når en person oplever smerte, er det ikke så simpelt,<br />
idet der ikke er et fysisk (eller kemisk) fænomen, der hedder smerte, der<br />
påvirker en receptor. Man har længe diskuteret, om det er specielle receptorer,<br />
der skal påvirkes, for at det fører til smerte, eller om smerten opstår, når<br />
de »almindelige« receptorer stimuleres meget kraftigt.<br />
Når en kraftig mekanisk påvirkning, fx et spark på skinnebenet, gør ondt,<br />
skyldes det så en overordentlig stor aktivitet fra trykreceptorer, eller er det specielle<br />
receptorer, som aktiveres i denne situation? Der er stadig ikke helt enighed<br />
om svaret, men flertallet mener, at specielle (specifikke) receptorer skal aktiveres,<br />
for at der opstår følelse af smerte. Disse receptorer kaldes nociceptorer (nocere,<br />
latin = skade). Receptorerne har en høj tærskel og aktiveres kun, når noget er<br />
unormalt (når der er vævsskader eller risiko for det). Man ved ikke meget om<br />
opbygningen af nociceptorerne, og de beskrives ofte som frie nerveender.<br />
Nociceptorerne er placeret i interstitielvæsken uden for cellerne og rundt<br />
om store blodkar (perivaskulært). Der findes mange i huden, hvor de ligger i<br />
dermis og epidermis (jf. Fig. 2.25 side 68) og i led (jf. Fig. 2.61 side 124), hvor<br />
de er placeret i ledkapsel, ligamenter samt under ledbrusken, men ikke i selve<br />
ledhulen. I muskler ligger de knyttet til bindevævet, og der findes specielt<br />
mange på overgangen mellem muskel og sene. Derimod findes der ingen<br />
nociceptorer interstitielt mellem de enkelte muskelceller. Der findes heller<br />
ingen i menisken, nucleus pulposus i discus intervertebralis eller i nervevævet<br />
i centralnervesystemet.<br />
Nogle nociceptorer er følsomme over for kraftige mekaniske påvirkninger.<br />
Store stræk eller kompressioner fører til, at disse frie nerveceller depolariseres.<br />
Andre aktiveres, når temperaturen er højere end 45°C. De fleste er »polymodale<br />
nociceptorer«, som er følsomme over for såvel mekaniske, termiske som kemiske<br />
påvirkninger. Disse frie nerveender er følsomme over for mange kemiske<br />
stoffer, der dannes i forbindelse med vævsødelæggelse, fx prostaglandiner (der<br />
dannes ud fra fosfolipiderne i cellemembranen), serotonin, bradykinin og<br />
histamin. Stoffer som mælkesyre og K + , hvis koncentration øges ekstracellulært<br />
under hårdt arbejde, kan også påvirke disse receptorer. Ved moderate<br />
vævsbeskadigelser er koncentrationen af de smertefremkaldende stoffer (de<br />
algesiske stoffer) ikke høj nok til at aktivere nociceptorerne, men deres følsomhed<br />
er i disse situationer øget (sensitivering) over for andre stimuli, mekaniske<br />
eller termiske. Fx er et blåt mærke ømt, når man trykker let på det.
Afferente neuroner og det sensoriske forløb i CNS<br />
Aktiviteten, der opstår i de frie nerveender, ledes til CNS i tynde afferente nervetråde<br />
A delta (Aδ), som er tynde myeliniserede, og C-fibre, som er tynde umyeliniserede<br />
(jf. Boks: Inddeling af afferente nervefibre side 95). Ledningshastigheden er størst<br />
i Aδ-fibrene, og aktiviteten i disse nervetråde informerer om den korte, umiddelbare<br />
skarpe og lokaliserede smerte. Den mere dumpe, diffuse smerte, som følger<br />
efter, skyldes aktivitet i C-fibrene (der er de fylogenetisk ældste).<br />
I medulla spinalis træder fibrene ind i dorsalroden og afbrydes i de yderste<br />
lag i dorsalhornet (Fig. 2.45). Det næste neuron krydser over i den modsatte<br />
Aδ<br />
C<br />
mesencephalon<br />
substantia<br />
gelatinosa<br />
medulla spinalis<br />
thalamus<br />
Figur 2.45. Centrale sensoriske nervebaner. Smerteimpulsen ledes til CNS i tynde Aδ- og C-fibre, som<br />
afbrydes i en synapse i baghornet i substantia gelatinosa. Herefter ledes signalerne i baner i<br />
side- og forstrenge til thalamus, hvor der atter er en afbrydelse, inden banerne ender på<br />
sensorisk cortex på storhjernebarken. Banerne fra C-fibrene afbrydes flere steder inden<br />
afbrydelsen i thalamus.<br />
SMERTE 99
Gate control-teorien<br />
100<br />
NERVESYSTEMET<br />
side i medulla spinalis og forløber i sidestrengene til thalamus, hvor alle baner<br />
afbrydes. Banerne fra C-fibrene afbrydes mange gange op gennem medulla<br />
spinalis, bl.a. i formatio reticularis, før de når op til thalamus, mens banerne<br />
fra Aδ-fibrene forløber ubrudt op til thalamus. Fra thalamus er der forbindelse<br />
til forskellige områder i storhjernen, hvor fornemmelsen af smerte<br />
opstår, og hvor smerten »huskes«.<br />
Hvorfor fornemmes smerte så forskelligt? Hvordan kan det forklares, at nogle<br />
synes at noget gør meget ondt, mens andre føler meget mindre smerte, selv<br />
om de udsættes for det samme. Og hvorfor mærker fodboldspilleren ikke den<br />
forstuvede fod før efter kampens ophør?<br />
Psykologen Melzack og fysiologen Wall fremsatte i 1965 Gate control-teorien,<br />
der beskæftiger sig med smertemodulation. Kort fortalt består teorien i,<br />
at det som er afgørende for smertens mulighed for at nå bevidstheden (altså<br />
for at aktiviteten, som er startet i nociceptorerne, når op til storhjernen) er,<br />
hvor åben »smerteporten« (gaten) i medulla spinalis er.<br />
Som omtalt afbrydes smertebanerne i baghornet, og her overføres signalerne<br />
til den næste nervecelle via en synapse. Signaloverførslen kan hæmmes/<br />
blokeres her (porten lukkes) ved præsynaptisk eller postsynaptisk inhibering.<br />
Mængden af inhibering er bestemt af:<br />
1. Aktiviteten i tykke afferente neuroner<br />
og<br />
2. Aktiviteten i inhiberende tråde, der kommer fra højere dele af CNS<br />
(hjernestammen).<br />
På Fig. 2.46 er vist en lidt forenklet fremstilling af teorien. Impulserne i de<br />
tynde afferente smertebaner overføres til det nye neuron ved hjælp af en<br />
transmittersubstans, der hedder substans P. I et af de yderste lag i baghornet,<br />
substantia gelatinosa (Fig. 2.45), ligger der interneuroner, der laver præsynaptisk<br />
inhibering på smerteneuronet, hvorved udtømningen af substans P kan<br />
mindskes eller blokeres (Fig. 2.46 og Fig. 2.47). Disse interneuroner faciliteres<br />
af de tykke afferente nervefibre (Aβ) fra mekanoreceptorer, så når der er høj<br />
aktivitet i disse baner, øges aktiviteten i det hæmmende interneuron, og<br />
smerten dæmpes. De tykke afferente fibre (Aα, Aβ og Aδ) leder signaler fra<br />
mekanoreceptorer i hud, muskler, sener og led. Det er altså efter denne teori<br />
muligt at mindske fornemmelsen af smerte ved at påvirke mekanoreceptorer.<br />
(Det er måske derfor, det hjælper at gnide og »nulre« på noget, der gør ondt).<br />
Øget aktivitet i termoreceptorer synes endvidere også at dæmpe smerten,<br />
trods det at informationerne ledes til CNS via tynde afferente fibre.<br />
Inhiberingen fra højere dele af CNS starter i neuroner, der bl.a. ligger i<br />
hypothalamus, den grå substans omkring aquaductus cerebri (i mesencephalon)<br />
og i formatio reticularis. Herfra går nervefibrene ned til baghornene i<br />
medulla spinalis. Øget aktivitet i disse områder vil også føre til lukning af
mekanoreceptor<br />
Aβ<br />
hud<br />
nociceptor<br />
Aδ, C<br />
sympaticus<br />
fra hypothalamus,<br />
grå substans omkring<br />
aquaductus cerebri,<br />
samt formatio reticularis<br />
α-motorisk<br />
bagstrenge<br />
til thalamus og<br />
storhjernen<br />
hæmmende neuron<br />
Figur 2.46. Gate control-teorien. Impulser fra mekanoreceptoren ledes i tykke afferente fibre (Aβ) til<br />
CNS, hvor de påvirker et hæmmende interneuron i substantia gelatinosa. Det hæmmende<br />
interneuron laver præsynaptisk inhibering på Aδ- og C-fibrene, som leder impulser fra<br />
nociceptorer. Øget aktivitet i Aβ-fibrene vil således hæmme smertesignalerne i at nå højere<br />
op i CNS. Impulser fra områder i CNS, hvor transmittersubstansen er enkefalin, vil også<br />
hæmme smertesignalerne i at blive overført til det næste neuron i medulla spinalis.<br />
Aβ<br />
Aδ, C<br />
enkefalin<br />
serotonin<br />
enkefalin<br />
substans-P<br />
noradrenalin<br />
hæmmende neuron<br />
Figur 2.47. Forstørrelse af synapsen hvor smertesignalerne overføres til det nye neuron i baghornet i<br />
medulla spinalis (jf. Fig. 2.46). Transmittersubstans i smertebanen er substans P, mens<br />
enkefalin er transmittersubstans ved den præsynaptiske inhibering af smerteneuronet og i<br />
de områder i CNS, der sender inhiberende signaler til det andet smerteneuron. Transmittersubstansen<br />
i denne inhibering er serotonin og noradrenalin.<br />
sidestrenge<br />
SMERTE 101
Motorisk funktion<br />
102<br />
NERVESYSTEMET<br />
smerteporten (via inhibering af smertebanen i medulla spinalis). (Fig. 2.46).<br />
Hvad er bestemmende for aktiviteten i disse hjerneafsnit? Dette spørgsmål<br />
kan på nuværende tidspunkt ikke besvares, men man ved, at neuronerne er<br />
følsomme for transmittersubstanser, der har morfinkarakter, endorfiner<br />
(endogene morfiner, kroppens egne morfiner). Transmittersubstansen hedder<br />
enkefalin, og findes ud over de nævnte områder også i medulla spinalis i<br />
det hæmmende interneuron, der laver præsynaptisk inhibering af smerteneuronet<br />
(Fig. 2.46 og Fig. 2.47). Et noget større molekyle, β-endorfin, er transmittersubstans<br />
i de smertedæmpende områder i hypothalamus. Meget tyder<br />
på at endorfindannelsen øges ved visse former for sansepåvirkninger, ved<br />
stress og ved monotont længerevarende fysisk aktivitet.<br />
Det er vigtigt at huske, at når smerten mindskes pga. »lukning af porten«,<br />
fjernes årsagen til smerte ikke umiddelbart. Da den akutte smerte ofte har en<br />
beskyttende funktion, betyder en »lukning af porten« fjernelse af denne<br />
beskyttelse. En »lukning af porten« vil kunne bruges til at lindre kroniske<br />
smerter, hvor årsagen til smerten bl.a. ikke kan fjernes eller ikke kan findes,<br />
eller til at bryde en »ond cirkel« skabt af smerten, hvor smerten bl.a. resulterer<br />
i nedsat bevægelse, hvorved blodcirkulationen mindskes og helingsprocesserne<br />
går langsomt.<br />
De naturlige muskelkontraktioner kommer i stand gennem påvirkning fra<br />
centralnervesystemet. De motoriske neuroner er som tidligere beskrevet multipolære<br />
nerveceller (α-neuroner), der har cellelegeme og dendritter placeret<br />
ventralt i den grå substans i rygmarven (forhornet). Neuritten, som er tyk og<br />
myeliniseret, løber helt ud til muskelen, hvor den deler sig op og kontakter<br />
mange muskelceller, muskelfibre. Det motoriske neuron samt de muskelfibre,<br />
den innerverer, kaldes en motorisk enhed (Fig. 2.48). Den spænding,<br />
som opstår i musklerne når de aktiveres af nervesystemet, kaldes muskeltonus.<br />
Det der er bestemmende for en muskels aktivitet, er aktiviteten i α-neuronerne<br />
ud til muskelen. Da alle motoriske neuroner fører til aktivering af<br />
muskelen (ingen hæmmende α-neuroner), vil en øget α-aktivitet betyde øget<br />
muskelaktivitet. På cellekrop og dendritter på et α-neuron er der som tidligere<br />
nævnt flere tusinde synapser, hvoraf nogle er faciliterende og andre inhiberende,<br />
og det er den samlede aktivitet i disse, der er afgørende for muskeltonus.<br />
α-neuronerne påvirkes hele tiden fra mange områder i højere dele af CNS<br />
(motoriske kerner), samt fra sensoriske neuroner fra forskellige sanseceller<br />
(Fig. 2.48). I de følgende afsnit gennemgåes dels den centralnervøse motoriske<br />
kontrol og dels en del af de reflekser, der påvirker muskeltonus.
3 Hormoner<br />
141 Kommunikationsformer<br />
143 De endokrine kirtler<br />
145 Kemisk opbygning og virkemåde af hormonerne<br />
148 Forhold af betydning for hormonernes virkning<br />
149 Regulering af hormonsekretionen<br />
151 Hypofysen<br />
153 Skjoldbruskkirtlen<br />
155 Biskjoldbruskkirtlerne<br />
155 De langerhanske øer i bugspytkirtlen<br />
156 Binyrerne<br />
158 Kønshormoner<br />
Kommunikationsformer<br />
Som omtalt flere gange er det vigtigt, at miljøet i og uden for cellerne holdes<br />
nogenlunde konstant (fysiologen Claude Bernard beskrev dette som la fixité<br />
du milieu intern). For at dette kan lade sig gøre, skal de forskellige organer<br />
samarbejde, og på celleniveau er det nødvendigt at kunne påvirke bl.a. energideponering,<br />
energifrigørelse, proteinsyntese og cellemembranens permeabilitet<br />
over for forskellige molekyler og ioner.<br />
Den enkleste måde celler kan kommunikere på er via gap junctions, hvor<br />
der er direkte kontakt mellem cellernes cytosol. En anden måde at påvirke<br />
celler på er, ved at cellen danner et stof, som rent lokalt påvirker cellen selv,<br />
autokrin påvirkning eller nærliggende celler, parakrin påvirkning (Fig. 3.1). Et<br />
eksempel på dette er histamin, som dannes i særlige bindevævsceller, bl.a. i<br />
huden, når den irriteres. Histamin fremkalder lokal kardilatation, og huden<br />
bliver rød og eventuelt væskefyldt (ødematøs). Et andet eksempel er kininer,<br />
som også dannes i bindevæv, fx i musklerne, når de udsættes for mekanisk<br />
overbelastning, og medfører muskelødemer og smertefornemmelse. Denne<br />
type af stoffer, som virker, dér hvor de dannes, kaldes lokale hormoner (græsk:<br />
hormo: jeg vækker eller jeg stimulerer).<br />
Andre stoffer dannes i specielle væv, ofte specielle kirtler, de endokrine kirtler.<br />
Det normale for kirtler er, at det stof, de danner, forlader kirtlen via en udførselsgang<br />
(fx har kirtler, der danner fordøjelsesenzymer, en udførselsgang til fordøjelseskanalen),<br />
hvilket imidlertid ikke er tilfældet for de endokrine kirtler, hvor<br />
det dannede hormon afgives til blodbanen. Herefter føres det ud til alle områder<br />
i kroppen, hvor det så påvirker celler ved at sætte sig på receptorer (Fig. 3.1). Den<br />
141
142<br />
HORMONER<br />
AUTOKRIN<br />
NEUROENDOKRIN<br />
receptor<br />
ENDOKRIN<br />
endokrincelle<br />
hormon<br />
hormon<br />
AUTONOME NERVESYSTEM<br />
neuron<br />
CELLE TIL CELLE<br />
gap junction<br />
hormon<br />
transmittersubstans<br />
receptor<br />
kredsløb receptor<br />
Figur 3.1. Forskellige typer af kommunikation mellem celler.<br />
kredsløb<br />
hormon<br />
PARAKRIN<br />
effektorcelle<br />
effektorcelle<br />
receptor<br />
neurohormon<br />
synapse<br />
effektorcelle<br />
slags stoffer kaldes hormoner, og det væv, hormonet dannes i, siges at have intern<br />
sekretion. Enkelte steder er det nerveceller, der danner det kemiske stof. Stoffet,<br />
der så kaldes et neurohormon, transporteres atter med blodbanen til det væv det<br />
påvirker (Fig. 3.1). Da hormonerne transporteres i blodbanen, får de kontakt<br />
med mange celler, men hormonet kan kun påvirke de celletyper, der har receptorer,<br />
som er følsomme over for det specifikke hormon.<br />
Endelig er det ved hjælp af det autonome nervesystem (se Kap. 2) muligt at<br />
påvirke aktiviteten af mange kirtler, den glatte muskulatur, hjertemuskulatur<br />
samt fedtvæv. Det, der her påvirker cellerne, er transmittersubstanser, som afgi
De endokrine kirtler<br />
ves fra nervecellen og sætter sig på receptorerne på effektorcellen/organet (Fig.<br />
3.1). Denne påvirkningsmåde er typisk betydelig hurtigere end den hormonelle<br />
påvirkning, både hvad angår påvirkningens begyndelse og afslutning.<br />
Hypothalamus er som nævnt tidligere overordnet reguleringsområde for<br />
det autonome nervesystem og styrer også sekretionen af mange hormoner (se<br />
senere). Herved skabes en koordinering af reguleringen via det autonome<br />
nervesystem og via de hormonproducerende kirtler.<br />
De processer, hvor hormoner indgår i reguleringen, kan placeres inden for<br />
fem områder: 1) nedbrydning samt deponering eller forbrug at næringsstoffer,<br />
2) vækst og udvikling, 3) vand- og saltforhold, 4) reproduktion og endelig<br />
5) kredsløb og åndedræt.<br />
I Fig. 3.2 vises placeringen af de vigtigste endokrine kirtler. Det drejer sig<br />
om hypofysen (glandula pituitaria), som er placeret under hjernen, lige under<br />
hypothalamus<br />
hypofysen<br />
skjoldbruskkirtlen<br />
binyrene<br />
(nyrerne)<br />
Figur 3.2. Placering af endokrine kirtler (hermafrodit).<br />
ovarierne<br />
testiklerne<br />
biskjoldbruskkirtlene<br />
bugspytkirtlen –<br />
de langerhanske øer<br />
kønskirtlerne<br />
DE ENDOKRINE KIRTLER 143
Tabel 3.I. Oversigt over de vigtigste endokrine kirtlers hormonproduktion, hormonernes virkning samt<br />
reguleringen af deres sekretion (kun de vigtigste områder, for nærmere detaljer henvises til teksten)<br />
Kirtel Hormon Virkning Regulering af hormonet<br />
HYPOFYSEN<br />
(peptider og<br />
glykoproteiner)<br />
144<br />
HORMONER<br />
FORLAP<br />
BAGLAP<br />
(hormonlager)<br />
SKJOLDBRUSKKIRTLEN<br />
(tyrosinderivat)<br />
BISKJOLDBRUSKKIRTLEN<br />
(peptider)<br />
MARV<br />
(tyrosinderivat)<br />
BINYRERNE<br />
BUGSPYTKIRTLEN<br />
(peptider)<br />
KØNSKIRTLER<br />
(steroider)<br />
BARK<br />
steroider<br />
Tyreotropt hormon (TSH) Stimulerer skjoldbruskkirtlen<br />
Adrenokortikotropt hor- Stimulerer binyrebarken<br />
mon (ACTH)<br />
Gonadotrope hormoner Stimulerer kønskirtler<br />
(LH, FSH)<br />
Væksthormon (GH) Stimulerer bl.a. vækst og<br />
proteinsyntesen<br />
Hæmmer glukoseforbrug<br />
Mobiliserer fedt<br />
Prolaktin<br />
β-lipotropin<br />
β-endorfin<br />
Anti-diuretisk hormon<br />
(ADH)<br />
Stimulerer mælkekirtler<br />
Fedtmobiliserende<br />
Indgår i smerteopfattelsen<br />
Mindsker diuresens størrelse<br />
Fra hypothalamus og<br />
direkte feedback-virkning<br />
Dannes i og reguleres<br />
fra hypothalamus<br />
Oxytocin Stimulerer glat muskulatur<br />
i gravid livmoder og virker<br />
veforstærkende<br />
Stimulerer mælkeuddrivning<br />
Thyroxin Stimulerer energistofskifte<br />
og vækst<br />
TSH (TRH)<br />
Calcitonin (CT) Ca ++ -stofskiftet [Ca ++ ]-plasma<br />
Parathormon (PTH) Ca ++ -stofskiftet [Ca ++ ]-plasma<br />
Adrenalin (+ noradrenalin) Mange – jf. endvidere det<br />
autonome nervesystem og<br />
kredsløbet<br />
Kortisol Mange – bl.a. øget nedbrydning<br />
af protein og<br />
påvirkning af næringsstoffers<br />
omsætning og aflejring<br />
Aldosteron Fremmer reabsorptionen af<br />
Na + og udskillelsen af K + i<br />
nyrerne<br />
Binyreandrogen Anabol<br />
Insulin Mindsker blodsukkeret og<br />
påvirker næringsstoffers<br />
omsætning og aflejring<br />
Glukagon Øger blodsukkeret og<br />
påvirker næringsstoffers<br />
omsætning og aflejring<br />
Østrogen, progesteron<br />
(kvinder)<br />
Testosteron (mænd)<br />
Mange, jf. »kønshormoner«<br />
Sympatiske nervesystem<br />
ACTH (CRH)<br />
[K + ]-plasma<br />
Angiotensin<br />
[Blodsukker]<br />
[Blodsukker]<br />
FSH og LH (GnRH)
hypothalamus, skjoldbruskkirtlen (glandula thyroidea) og biskjoldbruskkirtlerne<br />
(glandulae parathyreoideae), som ligger på halsen på hver side af struben,<br />
binyrerne (glandulae suprarenales), som ligger lige oven på nyrerne, dele<br />
af bugspytkirtlen (de langerhanske øer) og celler i kønskirtlerne og moderkagen.<br />
I oversigten, Tabel 3.I, er angivet navnene på de vigtigste hormoner, som kirtlerne<br />
danner, hormonernes primære funktion og endelig, hvordan hormonsekretionen<br />
primært reguleres.<br />
Kemisk opbygning og virkemåde af hormonerne<br />
Steroidhormoner<br />
Peptidhormoner<br />
Hormonerne kan deles op i tre undergrupper ud fra deres kemiske opbygning:<br />
1) hormoner med fedtkarakter, steroide hormoner, 2) hormoner, der er<br />
opbygget af kæder af aminosyrer, peptider og glykoproteiner, og endelig 3) hormoner,<br />
der er opbygget ud fra aminosyren tyrosin.<br />
Opbygningen afgør bl.a., hvorledes hormonet transporteres i blodet samt<br />
dets mulighed for at passere cellemembraner. Alle hormonerne er så små, at<br />
de kan trænge igennem de fine blodkar, kapillærerne.<br />
Kønshormoner og binyrebarkhormoner hører til steroidhormonerne. Steroidhormonerne<br />
er alle opbygget ud fra fedtstoffet kolesterol. Det færdige steroidhormon<br />
findes ikke deponeret i de hormonproducerende celler, men disse<br />
indeholder derimod store mængder af kolesterol og enzymer, samt forskellige<br />
forstadier af hormonet. Når kirtlen får information om, at hormonet skal<br />
afgives, dannes det hurtigt, inden for minutter. Det forlader den producerende<br />
celle ved simpel diffusion, da det er meget fedtopløseligt, og transporteres<br />
videre i blodet. Da hormonet kun er lidt vandopløseligt, transporteres<br />
det meste (90-99%) bundet til vandopløselige plasmaproteiner, og kun lidt er<br />
fysisk opløst. Når noget af det fysisk opløste hormon diffunderer fra blodbanen<br />
over til vævet, frigives noget af det, som var kemisk bundet, og dette bliver<br />
nu fysisk opløst. Steroiderne (det som er fysisk opløst) kan trænge igennem<br />
cellemembranerne på de celler, de skal påvirke. Hormonerne påvirker derfor<br />
mange celler i kroppen og har en meget udbredt effekt. Inde i cellerne vil de<br />
ofte påvirke hastigheden af proteinsyntesen ved enten at sætte sig på receptorer,<br />
der er i cellekernen, eller på receptorer, der bevæges hen til cellekernen, og<br />
fremme eller hæmme dannelsen af mRNA, Fig. 3.3. Da hormonet virker via<br />
ændring i proteinsyntesen, vil der typisk gå lang tid, fra timer til dage, inden<br />
den fulde virkning ses.<br />
Disse hormoner er opbygget af kortere eller længere kæder af aminosyrer, og<br />
de kommer fra hypofysen, biskjoldbruskkirtlen og fra bugspytkirtlen. Dannelsen<br />
er temmelig langsom og foregår i ribosomerne. Ofte vil hormonet findes<br />
KEMISK OPBYGNING OG VIRKEMÅDE AF HORMONERNE 145
146<br />
HORMONER<br />
kapillær<br />
effektorcelle<br />
ændret<br />
funktion<br />
proteinsyntese<br />
plasmaprotein<br />
H<br />
H<br />
H<br />
cellekerne<br />
H<br />
H<br />
specifik<br />
receptor<br />
DNA<br />
mRNA<br />
H<br />
steroid hormon<br />
cellemembran<br />
hormonreceptorkompleks<br />
Figur 3.3. Fedtopløselige hormoners virkningsmåde. Efter at være diffunderet over cellemembranen<br />
på de celler, de skal påvirke, bindes de til specifikke receptorer, der ligger i cytosolen, eller<br />
som vist her i cellekernen. I cellekernen påvirker hormonreceptorkomplekset proteinsyntesen<br />
ved at fremme eller hæmme dannelsen af mRNA.<br />
deponeret i vesikler i de kirtler, hvor de dannes. De fleste peptider kan ikke<br />
passere cellemembranerne. De frigives fra den endokrine celle til blodet ved<br />
exocytose og transporteres derefter i blodet opløst i plasmaet (væksthormonet<br />
og IGF-1 transporteres dog bundet til plasmaproteiner). De påvirker cellefunktionerne<br />
ved at reagere med specifikke receptormolekyler i cellemembranen,<br />
så disse hormoner kan kun påvirke de celletyper, der har receptormolekyler<br />
til det pågældende hormon. Virkningen af denne type af hormoner er<br />
derfor typisk mere afgrænset, end hvad der er tilfældet for steroidhormoner.<br />
Receptormolekylet går hele vejen igennem membranen og kan have forskellige<br />
funktionsmåder. Nogle indeholder ud over receptorstedet en ionkanal, og<br />
når hormonet sætter sig på receptormolekylet, fører det direkte til ændrede<br />
transportforhold over membranen og derved ofte til ændret ionfordeling over<br />
membranen og eventuelt til ændret membranpotentiale. Andre receptormolekyler<br />
indeholder et enzym, der vender ind mod cytosolen, og enzymets aktivitet<br />
ændres, når hormonet sætter sig på receptoren. Dette fører derefter til<br />
ændret hastighed af bestemte kemiske processer eller af proteinsyntesen. Den<br />
mest almindelige type er dog mere kompliceret i funktionsmåde: Når hormonet<br />
sætter sig på receptoren, ændrer denne form, hvorved små proteiner (Gproteiner)<br />
i membranen påvirker et nyt stort protein i membranen, effektor-
hormon<br />
receptor<br />
Tyrosinhormoner<br />
G-protein<br />
inaktiv<br />
cAMP-afhængig<br />
proteinkinase<br />
adenylcyclase<br />
ATP cAMP<br />
EKSTRACELLULÆR VÆSKE<br />
aktiv<br />
cAMP-afhængig<br />
proteinkinase<br />
protein + ATP protein-PO 4<br />
CELLESVAR<br />
CYTOSOL<br />
+ ADP<br />
Figur 3.4. Eksempel på hvordan peptidhormoner kan påvirke målcellen ved at sætte sig på receptor i<br />
cellemembranen (se tekst for detaljeret forklaring).<br />
proteinet, som kan være en ionkanal eller et enzym. Et eksempel på dette er<br />
vist i Fig. 3.4: Når hormonet sætter sig på receptormolekylet, aktiverer G-proteinet<br />
effektorproteinet, som her er enzymet adenylcyclase, der så katalyserer<br />
processen ATP → cAMP (cyklisk AMP). cAMP aktiverer nu en proteinkinase,<br />
der katalyserer en fosforylering af et protein, fx et enzym, hvorved dette enten<br />
bliver aktiveret eller inhiberet. Hormonet, der sætter sig på receptormolekylet,<br />
benævnes ofte »first messenger«, mens det stof, der bringer »beskeden«<br />
videre (i eksemplet er det cAMP), benævnes »second messenger«. En anden<br />
vigtig »second messenger« er Ca ++ . Ca ++ -koncentrationen er lav intracellulært<br />
og kan derfor hurtigt øges, ved at permeabiliteten for Ca ++ øges i cellemembranen<br />
og/eller i det endoplasmatiske reticulum, da Ca ++ -koncentrationen<br />
er høj såvel ekstracellulært som inde i det endoplasmatiske reticulum.<br />
Ca ++ binder sig nu til et protein, calmodium, i cytosolen, og Ca ++ -calmodiumkomplekset<br />
påvirker cellen på samme måde som cAMP. Resultatet af<br />
ændret cAMP (eller Ca ++ -calmodium) kan være meget forskelligt i forskellige<br />
celletyper som vist på Fig. 3.5.<br />
Hormonerne er opbygget ud fra aminosyren tyrosin, hvilket gælder hormoner<br />
fra skjoldbruskkirtlen og fra binyremarven. Disse hormoner er meget små<br />
og forlader, ligesom steroiderne, den producerende celle ved simpel diffusion.<br />
CELLEMEMBRAN<br />
KEMISK OPBYGNING OG VIRKEMÅDE AF HORMONERNE 147
148<br />
HORMONER<br />
aktiv<br />
transport<br />
ADP<br />
mikrotubuli<br />
sekretion<br />
Hormoner fra skjoldbruskkirtlen er fedtopløselige og transporteres, ligesom<br />
steroiderne, bundet til plasmaproteiner og trænger gennem cellemembranerne<br />
på de celler, de skal påvirke. Her virker de på samme måde som steroidhormonerne<br />
ved at påvirke hastigheden af proteinsyntesen. Hormonerne<br />
fra binyremarven er vandopløselige og transporteres i blodet opløst i plasmaet<br />
og påvirker, ligesom peptidhormonerne, receptorer i cellemembranen.<br />
Forhold af betydning for hormonernes virkning<br />
ATP<br />
cAMP-afhængig<br />
proteinkinase<br />
enzym 1 enzym 2 enzym 3<br />
fedtnedbrydning<br />
glykogennedbrydning<br />
glykogendannelse<br />
kanaler<br />
endoplasmatisk reticulum<br />
proteinsyntese<br />
Ca ++ -transport<br />
DNA-syntese<br />
RNA-syntese<br />
cellemembran<br />
Figur 3.5. Resultatet af ændret cAMP (eller Ca ++ -calmodium) kan være meget forskelligt i forskellige<br />
celletyper. Her er vist, hvordan ændret cAMP-afhængig proteinkinase påvirker: sekretion i<br />
mikrotubuli, aktiv transport over cellemembranen, en ionkanal, proteinsyntese og Ca ++ -<br />
transport i det endoplasmatiske reticulum, DNA- og RNA-syntese, og endelig aktiviteten<br />
af tre forskellige enzymer.<br />
Hvor kraftigt et hormon virker er bestemt af: a) koncentrationen af hormonet<br />
i blodbanen (for de fedtopløseliges vedkommende er det kun mængden af det<br />
fysisk opløste), b) antallet af receptorer og deres følsomhed over for hormonet,<br />
og endelig c) blodstrømmens størrelse.<br />
Koncentrationen i blodet er bestemt af, hvor meget der secerneres fra de producerende<br />
kirtler til blodbanen og hvor meget, der fjernes fra blodbanen.<br />
kerne
Hormonerne fjernes, udskilles eller nedbrydes af nyrer og lever, og nedbrydes<br />
også i blodbanen eller det væv, hvor de virker. Nedbrydningen og fjernelsen<br />
af de vandopløselige peptidhormoner og binyremarvhormoner sker hurtigst<br />
og tager fra få minutter og op til en time, mens de proteinbundne fedtopløselige<br />
hormoner først er fjernet/nedbrudt efter adskillige timer, op til dage.<br />
Antallet af receptorer kan ændres af mange forskellige forhold og varierer<br />
typisk fra dag til dag. Fx vil en høj koncentrationen af et hormon igennem<br />
længere tid typisk føre til en mindskelse i antallet af den receptortype, der er<br />
følsom over for det pågældende hormon (nedregulering).<br />
Endelig er nogle hormoner afhængig af tilstedeværelsen af et andet hormon,<br />
for at de i det hele taget har en virkning, eller også forstærkes deres virkning,<br />
når det andet hormon også er til stede. Man siger, at det andet hormon<br />
har en »permissive« (tilladende) virkning.<br />
Der kan opstå sygdomme, hvis ét eller flere af leddene, som afgør hormonets<br />
virkning, ikke er optimalt, fx at sekretionen af hormoner er for høj eller<br />
for lav, eller at receptorfølsomheden er for lav eller for høj.<br />
Regulering af hormonsekretionen<br />
Der findes overordnet fire forskellige måder til regulering af hormonsekretionen:<br />
1) feedback, 2) regulering fra det autonome nervesystem, 3) regulering<br />
via overordnet hormon fra hypofysen og 4) styring fra hypothalamus.<br />
Det mest almindelige er, at en kirtel påvirkes af flere af disse muligheder.<br />
Ad 1. Regulering af Ca ++ er et eksempel på negativ feedback. Når Ca ++ -koncentrationen<br />
i plasmaet falder, vil dette i sig selv bl.a. påvirke biskjoldbruskkirtlen<br />
til øget udskillelse af parathormonet. Parathormonet vil øge afgivelsen<br />
af Ca ++ fra knoglevævet til plasmaet. Ofte vil reguleringen skyde over målet,<br />
så Ca ++ -koncentrationen stiger til værdier over det normale. Dette vil nu<br />
hæmme dannelsen af parathormonet (negativ feedback).<br />
Et andet tilsvarende eksempel er hormonerne insulin og glukagon fra bugspytkirtlen.<br />
Hormonerne påvirker bl.a. blodsukkerkoncentrationen og reguleres<br />
selv af blodsukkerkoncentrationen (se blodsukkerreguleringen side<br />
225).<br />
Ad 2. Det sympatiske nervesystem regulerer dannelsen af adrenalin (og noradrenalin)<br />
fra binyremarven. (Binyremarven kan betragtes som udviklet fra<br />
det sympatiske nervesystem, jf. side 133). Insulin- og glukagonsekretionen og<br />
hormoner knyttet til fordøjelsen er andre eksempler på hormoner, der også<br />
påvirkes af det autonome nervesystem.<br />
Ad 3. Fra hypofysens forlap udskilles en række overordnede hormoner, der har<br />
en regulerende virkning på andre endokrine kirtler (Fig. 3.7). Dette gælder<br />
REGULERING AF HORMONSEKRETIONEN 149
150<br />
HORMONER<br />
for skjoldbruskkirtlen (thyroidstimulerende hormon, TSH), binyrebarken<br />
(adrenokortikotrope hormoner, ACTH) og kønskirtlerne (gonadotrope hormoner,<br />
FSH og LH), som alle danner hormoner, der kan passere cellemembraner,<br />
og disse hormoner virker som omtalt mange steder i kroppen. Ud<br />
over disse hormoner med en overordnet regulerende virkning, udskilles fra<br />
hypofysens forlap bl.a. væksthormonet GH, som både har en regulerende<br />
virkning på dannelsen af IGF-I (insulinlignende vækstfaktor I), samt har en<br />
selvstændig direkte virkning på mange organer og væv.<br />
Ad 4. Sekretionen fra hypofysens forlap styres af nerveceller, der ligger i hypothalamus.<br />
Disse nerveceller danner stimulerende eller hæmmende hormoner,<br />
som via et lokalt kredsløb føres direkte fra hypothalamus til hypofysens forlap<br />
(Fig. 3.6). Aktiviteten i hypothalamus er bl.a. påvirket af informationer, den<br />
modtager om miljøet i og uden for kroppen. Endvidere besidder hypothala-<br />
A<br />
B<br />
hypothalamus<br />
hypofysen<br />
hypofysestilken<br />
hypothalamushypofyse-portalblodkar<br />
HYPOFYSEFORLAP<br />
kapillærnet<br />
endokrine celler<br />
til vene<br />
arterie<br />
arterie<br />
til vene<br />
HYPOTHALAMUS<br />
arterie<br />
kapillærnet<br />
HYPOFYSEBAGLAP<br />
Figur 3.6. A. Placering af hypofysen.<br />
B. Forbindelse mellem hypothalamus og hypofysens for- og baglap (se tekst for detaljeret<br />
forklaring).
Hypofysen<br />
mus en »døgnrytme«, og alle disse forhold vil således påvirke sekretionen af<br />
de forskellige hormoner.<br />
Hormonerne, der udskilles fra hypofysens baglap (oxitocin og ADH), dannes<br />
af celler placeret i hypothalamus.<br />
I det følgende gives en gennemgang af de forskellige endokrine kirtlers placering,<br />
hvilke hormoner, de producerer, og hvilke forhold hormonet påvirker.<br />
Virkningen af de fleste hormoner er desuden gennemgået mere detaljeret i de<br />
afsnit, der beskriver de organer og væv, som hormonerne virker på. I Kap. 2,<br />
Nervesystemet, afsnittet om det sympatiske nervesystem, og i Kap. 8, Kredsløbet,<br />
gives således en gennemgang af virkningen af hormonerne, adrenalin<br />
og noradrenalin, der dannes i binyremarven og i det sympatiske nervesystem.<br />
I Kap. 5, Stofskifte og ernæring, ses på betydningen af thyroxin, og i afsnittet<br />
om blodsukkerreguleringen beskrives virkningen af hormonerne insulin og<br />
glukagon samt væksthormonet og i en vis udstrækning kortisol. Endelig bliver<br />
virkningen af aldosteron fra binyrebarken, ADH fra hypofysens baglap<br />
samt parathormonet fra biskjoldbruskkirtlen gennemgået i Kap. 9, Vand og<br />
saltbalancen.<br />
Hypofysen (glandula pituitaria) er på størrelse med en hasselnød og vejer ca.<br />
½ g. Den er placeret lige under hypothalamus og er inddelt i to lapper (egentlig<br />
i tre, men den midterste er meget lille hos mennesket). Den står via hypofysestilken<br />
i tæt kontakt med hypothalamus. Hvad angår forlappen, som er dannet<br />
af kirtelvæv, sker dette, ved at den modtager blod via et lokalt karsystem<br />
fra hypothalamus, mens baglappen, som er opbygget af nervevæv (og ikke<br />
hormonproducerende celler) har en tæt nervekontakt med hypothalamus<br />
(Fig. 3.6). Hormonerne, der udskilles fra hypofysens baglap, dannes i neuroner<br />
i hypothalamus og føres via nerver ned til baglappen, hvorfra de afgives<br />
til blodet. Hypothalamus påvirker dannelsen af hormoner i hypofysens forlap<br />
ved at danne overordnede regulerende hormoner, som er små peptider. Disse<br />
afgives fra nerveceller i hypothalamus til den blodbane, der rent lokalt fører<br />
direkte ned til hypofyseforlappen. Da mange af hormonerne, der dannes i<br />
hypofyseforlappen, igen har en regulerende virkning på hormondannelsen i<br />
nogle af de andre hormonproducerende kirtler i kroppen, er der således en<br />
»dobbelt« overordnet regulering (hypothalamus regulerer hypofysen, som igen<br />
regulerer de perifere kirtler) (Fig. 3.7). Det hormon, der reguleres af to overordnede<br />
hormoner, virker typisk hæmmende tilbage på dannelsen af begge de<br />
overordnede hormoner (negativ feedback).<br />
HYPOFYSEN 151
Forlappen<br />
152<br />
GnRH<br />
FSH<br />
og<br />
LH<br />
KØNSKIRTLER<br />
udvikling<br />
af<br />
kønsceller<br />
hormonsekretion<br />
kvinde mand<br />
østrogen, testo-<br />
progesteron steron<br />
HORMONER<br />
GHRH SS<br />
TRH DA CRH<br />
Væksthormon (GH)<br />
LEVER<br />
OG ANDRE<br />
CELLER<br />
sekretion<br />
af IGF-1<br />
HYPOTHALMUS<br />
HYPOFYSEFORLAP<br />
MANGE<br />
ORGANER<br />
OG VÆV<br />
proteinsyntese,<br />
kulhydrat og<br />
lipidmetabolisme<br />
TSH prolaktin ACTH<br />
SKJOLD-<br />
BRUSK-<br />
KIRTEL<br />
sekretion af<br />
thyroxin og<br />
triiodothyronin<br />
Som beskrevet tidligere dannes der her en del overordnede hormoner (TSH,<br />
ACTH, FSH, LH), der regulerer dannelsen af andre hormoner. Denne regulering<br />
vil blive beskrevet i forbindelse med gennemgang af de relevante hormoner.<br />
Endvidere dannes der væksthormon, GH og prolaktin, og endelig βlipotropin<br />
og β-endorfin.<br />
Væksthormon Væksthormonet (GH, growth hormone), som er et peptidhormon, cirkulerer<br />
bundet til plasmaproteiner i plasmaet og nedbrydes ret hurtigt i lever og<br />
nyrer. Hormonet påvirker de fleste væv i kroppen. Dets vigtigste funktion er,<br />
som navnet antyder, at stimulere væksten, hvilket bl.a. sker ved at fremme<br />
aminosyretransporten ind i cellerne og stimulere cellernes proteinsyntese.<br />
Væksthormonet virker desuden på kulhydrat- og fedtstofskiftet ved at nedsætte<br />
glukoseoptagelsen og forbruget i perifere væv, idet det nedsætter vævets insulinfølsomhed<br />
og endvidere øger glukosedannelsen i leveren. Dette resulterer<br />
i, at glukosekoncentrationen i blodet øges (antiinsulinære effekter) (mere om<br />
dette side 228). Endvidere stimuleres lipolysen (spaltningen af fedt til fedtsyrer<br />
og glycerol) i fedtvæv, og mængden af fedtsyrer stiger i blodbanen. På denne<br />
måde øges fedtforbruget, og forbruget af kulhydrat mindskes.<br />
Sekretionen af væksthormon har en døgnrytme med størst sekretion under<br />
søvn. Derudover styres produktionen af to overordnede hormoner: GH-relea-<br />
BRYST<br />
vækst af<br />
bryst og mælkeproduktion<br />
BINYRE-<br />
BARK<br />
sekretion<br />
af kortisol<br />
Figur 3.7. Oversigt over forbindelsen mellem hypothalamus og hypofysens forlap og mellem hypofysens<br />
forlap og endokrine kirtler og andet væv (se tekst for detaljeret forklaring).
sing hormon, GHRH, der fremmer, og somatostatin, der hæmmer sekretionen<br />
af GH. Sekretionen fremmes af fysisk og psykisk stress, lavt blodsukker, faste og<br />
dyb søvn, mens den hæmmes af højt blodsukker, højt niveau af frie fedtsyrer og<br />
overfladisk søvn. Endvidere påvirkes sekretionen af andre hormoner, hvor bl.a.<br />
adrenalin, noradrenalin og thyroxin fremmer sekretionen af væksthormon.<br />
GH stimulerer produktionen af hormonet IGF-1, insulin like growth factor,<br />
der primært dannes i leveren. Dette hormon har en vækststimulerende virkning<br />
og virker endvidere hæmmende på GH-sekretionen.<br />
En overproduktion af væksthormon i barnealderen bevirker kæmpevækst.<br />
En overproduktion på et senere tidspunkt fører til akromegali, hvor der er en<br />
forøget vækst af de »yderste« knogleområder så som næse, øre, underkæbe,<br />
hænder og fødder. Endvidere ses ændringer i stofskifte og kønshormoner.<br />
En underproduktion i barnealderen resulterer i dværgvækst og bibeholdelse<br />
af infantile træk (fx bevarelse af mælketænder), mens det hos den voksne<br />
fører til afmagring og tidlig senilitet.<br />
Prolaktin Prolaktin er et peptid, der cirkulerer ubundet i plasma og ret hurtigt nedbrydes<br />
i lever og nyrer. Dets vigtigste funktion er, at det fremmer udvikling af kirtelvæv<br />
i brysterne under graviditeten, samt mælkedannelse (mere om dette<br />
side 161). Sekretionen af prolaktin hæmmes af dopamin fra hypothalamus og<br />
fremmes reflektorisk af, at barnet suger på brystvorten.<br />
β-lipotropin og<br />
β-endorfin<br />
Baglappen<br />
Skjoldbruskkirtlen<br />
β-lipotropin har en fedtmobiliserende virkning, men der vides ikke meget om<br />
dens fysiologiske betydning i øvrigt. β-endorfin frigives sammen med ACTH<br />
og har betydning for smerteopfattelse.<br />
Baglappens hormoner oxytocin og det antidiuretiske hormon (ADH), også kaldet<br />
vasopressin, dannes som omtalt i hypothalamus og frigives i baglappen til<br />
blodet. De to hormoner er små peptider, der transporteres fysisk opløst i blodet<br />
og hurtigt nedbrydes (inden for minutter).<br />
Oxytocinet stimulerer muskulaturen i den gravide livmoder og virker således<br />
vefremkaldende, og efter fødslen påvirker det mælkekirtlerne i brystet (side 161).<br />
ADH indgår i reguleringen af diuresens størrelse, og frigørelsen påvirkes<br />
primært af osmolariteten i ekstracellulærvæsken (fald i osmolariteten medfører<br />
fald i ADH) og af størrelsen af det ekstracellulære væskevolumen (fald i<br />
volumen medfører øgning i ADH) (uddybes nærmere i Kap 9, Vand og saltbalancen).<br />
Mangel på ADH viser sig som diabetes insipidus, en sygdom med<br />
meget kraftig diurese og konstant tørstfornemmelse.<br />
Skjoldbruskkirtlen (glandula thyreoidea) består af to dele, som ligger på halsen<br />
på hver sin side af struben og hos en voksen vejer ca. 20 g. Den danner thyre-<br />
SKJOLDBRUSKKIRTLEN 153
154<br />
HORMONER<br />
oideahormonerne thyroxin (T4) og triiodothyronin (T3), som stimulerer stofskifte<br />
og vækst, og forstærker virkningen af det sympatiske nervesystem. Begge<br />
hormoner indeholder jod og aminosyren tyrosin og er fedtopløselige. I blodbanen<br />
transporteres de primært bundet til proteiner, albuminer og globuliner,<br />
og der findes uhyre lidt, som er fysisk opløst. Ca. 90% af sekretionen består af<br />
thyroxin, T4, og 10% af trijodthyronin, T3. I mange væv omdannes T4 til T3,<br />
som er det aktive hormon. Forskelle mellem T4 og T3 skal ikke beskrives yderligere,<br />
og i det følgende vil de to hormoner ikke blive omtalt separat, men »thyroxin«<br />
vil dække over såvel T4 somT3. Dannelses- og sekretionshastigheden styres<br />
af det overordnede hormon tyroidstimulerende hormon, TSH, fra hypofysens<br />
forlap. TSH-sekretionen har en døgnrytme med den højeste sekretion<br />
sidst på aftenen og om natten. TSH fremmer thyroxinsekretionen, mens thyroxin<br />
i blodbanen på den anden side hæmmer TSH-sekretionen (negativ feedback).<br />
Endvidere stimuleres TSH-sekretionen af thyreotropin releasing hormone,<br />
TRH, fra hypothalamus. Virkningen af en øgning i thyroxin ses først<br />
efter 2-3 dage, men så holder virkningen sig også i adskillige døgn.<br />
Thyroxin passerer cellemembranen og reagerer med intracellulære receptorer,<br />
der er knyttet til cellekernen i langt de fleste celler. Thyroxin stimulerer<br />
stofskifte og vækst ved at ændre på mængden af mRNA og dermed transkriptionen<br />
af bestemte enzymer og strukturproteiner. Energistofskiftet stimuleres<br />
i hvile af thyroxin (se Kap. 5, Stofskifte og ernæring og Kap. 6, Temperaturregulering).<br />
Påvirkning af væksten sker, dels ved at thyroxin stimulerer til<br />
væksthormondannelse, og dels ved en selvstændig påvirkning af vækst af bl.a.<br />
skeletmuskulaturen, hjertet og leveren.<br />
Andre virkninger af thyroxin er øgning af glukoseoptagelse fra tarmen,<br />
nedsat kolesterol i blodbanen, øget hastighed af visse mentale processer, øget<br />
impulsledningshastighed i nervesystemet, og endelig øger thyroxin virkningen<br />
af adrenalin og noradrenalin.<br />
Mangel på thyroxin hos børn resulterer i nedsat kropshøjde, mangelfuld<br />
udvikling af intelligensen (kretinisme) samt hudforandringer (myxødem),<br />
som består i slimholdige ødemer og en fortykket, tør og afskallende hud med<br />
tilbøjelighed til håraffald. Hos voksne ses mindsket stofskifte og dermed øget<br />
tendens til fedme samt myxødem. Hvis personen mangler jod i kosten, kan<br />
det resultere i, at skjoldbruskkirtlen vokser og personen får opsvulmet hals,<br />
struma. For stor produktion af thyroxin resulterer i forøget stofskifte, afmagring,<br />
nervøsitet og ejendommeligt udstående øjne. Denne tilstand er kendt<br />
som Basedows (eller Graves’) syge. Personen har endvidere ofte en forstørret<br />
kirtel, struma.<br />
Ud over thyroxin produceres calcitonin, CT, i skjoldbruskkirtlen. Dette<br />
peptidhormon indgår i Ca ++ -stofskiftet ved at mindske koncentrationen af<br />
Ca ++ i ekstracellulærvæsken, idet CT hæmmer nedbrydningen af knoglevæv<br />
og øger Ca ++ -tabet gennem nyrerne. Sekretionen af CT øges, når Ca ++ øges.<br />
CT spiller ikke så stor en betydning for Ca ++ -reguleringen som parathormonet<br />
og calcitriol (se side 403).
Biskjoldbruskkirtlerne<br />
Biskjoldbruskkirtlerne, glandulae parathyreoideae, er fire små legemer (0,2 g<br />
tilsammen), som ligger indlejret bagtil i skjoldbruskkirtlen. De danner hormonet<br />
parathormon, PTH, som virker regulerende på Ca ++ -stofskiftet. PTH er<br />
et peptidhormon, der opløst i plasmaet transporteres i ioniseret form. Som<br />
beskrevet reguleres det ved negativ feedback fra plasma [Ca ++ ]. PTH reagerer<br />
med receptorer i cellemembranen og påvirker bl.a. permeabiliteten for Ca ++<br />
i membranerne i knoglevæv og i nyrerne (mere om dette i Kap. 9, Vand og<br />
saltbalancen). I Ca ++ -reguleringen indgår endvidere calcitriol, der dannes i<br />
nyrerne, og calcitonin fra skjoldbruskkirtlen. Såvel PTH som calcitriol øger<br />
koncentrationen af Ca ++ i ekstracellulærvæsken.<br />
Ved fjernelse af biskjoldbruskkirtlerne ses forøget irritabilitet af nervemuskel-systemet,<br />
der kan resultere i kramper, tetani, med døden til følge.<br />
En overproduktion af PTH mindsker knoglers og tænders kalkindhold.<br />
De langerhanske øer i bugspytkirtlen<br />
I bugspytkirtlen (pancreas) produceres dels fordøjelsesenzymer i kirtler, som<br />
har kontakt med tarmen via en udførselsgang (mere side 210), og dels hormoner,<br />
der produceres i kirtler, de langerhanske øer, som ikke har en udførselsgang,<br />
men som har en stor blodkarforsyning. Hormonet insulin produceres<br />
i celler, der hedder B- eller β-celler, og hormonet glukagon produceres i Aeller<br />
α-celler. Begge hormoner er vandopløselige, transporteres fysisk opløst i<br />
blodet, reagerer med receptorer i cellemembranen og indgår i blodsukkerreguleringen.<br />
Da blodet fra bugspytkirtlen passerer direkte videre til leveren<br />
(inden det løber til hjertet), er koncentrationen, og dermed påvirkningen,<br />
meget større af leveren end af det øvrige væv. Insulin påvirker lever-, muskelog<br />
fedtceller, mens glukagon kun påvirker leverceller. Begge hormoner påvirker<br />
enzymaktivitet via cAMP, og insulin fremmer transporten af glukose over<br />
cellemembranen i fedt- og muskelceller. Insulin mindsker glukosekoncentrationen<br />
i blodet, mens glukagon øger koncentrationen af glukose (se regulering<br />
af blodsukkeret side 226). Begge hormoner påvirker såvel kulhydratsom<br />
fedtdeponering og fedtforbrug samt proteinstofskiftet, og deres virkning<br />
er typisk antagonistisk, således at insulin har en opbyggende (anabolisk) virkning,<br />
mens glukagon har en nedbrydende (katabolisk) virkning.<br />
Den vigtigste regulering af hormonsekretionen er koncentrationen af glukose<br />
i blodet (negativ feedback: glukose fremmer insulin- og hæmmer glukagonsekretionen).<br />
Endvidere påvirkes hormonsekretionen af aminosyrer og af<br />
det autonome nervesystem, hvor øget sympaticusaktivitet hæmmer insulinsekretionen<br />
og fremmer glukagonseketionen, mens øget vagusaktivitet har<br />
den modsatte virkning. Endelig fremmes insulinsekretionen af hormoner,<br />
der frigives fra tarmen i forbindelse med et måltid.<br />
BISKJOLDBRUSKKIRTLERNE 155
Binyrerne<br />
156<br />
HORMONER<br />
Sukkersyge, diabetes mellitus, er karakteriseret ved at koncentrationen af<br />
glukose i blodet er forhøjet. Dette kan skyldes, at sekretionen af insulin er for<br />
lav, diabetes I, eller at insulinfølsomheden er nedsat, diabetes II. Personen<br />
med sukkersyge udskiller sukker i urinen og har en stor døgndiurese. Da glukosen<br />
hos disse patienter ikke kan trænge ind i cellerne og forbrændes, øges<br />
fedtnedbrydningen. Under disse forhold bliver fedtnedbrydningen ufuldstændig,<br />
og der dannes produkter, som har syrekarakter, ketonstoffer. Dette<br />
kan føre til en syreforgiftning, ketoacidose (personen lugter af acetone), som<br />
kan føre til bevidstløshed og død (coma diabeticum). Sukkersyge kan<br />
behandles med indsprøjtning af kunstigt fremstillet insulin. En overdosis af<br />
insulin resulterer i en for lav blodsukkerkoncentration, hypoglykæmi, som er<br />
karakteriseret ved forstyrrelse i nervesystemet, bevidsthedstab og eventuelt<br />
kramper – insulinchock. Tilførsel af druesukker virker med det samme. Ved<br />
at øge mængden af fysisk aktivitet er det endvidere muligt at øge insulinfølsomheden<br />
samt at aktivere en ikke-insulinafhængig transport af glukose over<br />
muskelmembranen.<br />
Binyrerne (glandulae suprarenales) er to små organer, der ligger oven på<br />
nyrerne og tilsammen vejer ca. 8 g. De består anatomisk af to dele, yderst en<br />
bark, som udgør ca. 80% af binyrerne og som består af kirtelvæv, og inderst<br />
en marv, som er opstået af samme væv som det, der danner de postganglionære<br />
neuroner i det sympatiske nervesystem.<br />
I marven dannes adrenalin (epinefrin, E) og noradrenalin (norepinefrin,<br />
NE) i forholdet 4:1. Hormonerne, der under ét kaldes katekolaminer, er dannet<br />
ud fra aminosyren tyrosin, er vandopløselige, transporteres i blodet opløst<br />
i plasmaet, påvirker receptorer i cellemembranen (ligesom peptidhormonerne)<br />
og nedbrydes meget hurtigt (inden for få minutter). Sekretionen<br />
påvirkes primært af aktivitet i det sympatiske nervesystem via aktivitet i et<br />
præganglionært neuron med transmittersubstansen acetylkolin. Overordnet<br />
kan man sige, at sekretionen af E og NE stiger, når mennesket bliver fysisk<br />
aktiv eller »stresset« (kampberedskabet øges). De fleste celler i kroppen har<br />
receptorer for katekolaminer. Der findes forskellige typer af receptorer, α<br />
(α1, α2) og β (β1, β2, β3), som alle er følsomme over for såvel E som NE, men<br />
i forskellig grad. α-receptorerne er typisk mere følsomme over for NE, mens<br />
β-receptorerne er lige følsomme over for E og NE (β2-receptorer er dog, hvis<br />
der er en forskel, mest følsomme over for E). Når koncentrationen af E og<br />
NE stiger, slår hjertet kraftigere og hurtigere via påvirkning af β1-receptorer,<br />
som primært findes i hjertet. Endvidere påvirkes blodstrømmen via regulering<br />
af blodkarrenes åbningsgrad, så den stiger til hjertemuskulatur og arbejdende<br />
skeletmuskler. Dette skyldes, at karrene til disse områder åbnes mere,<br />
fordi der her er overvægt af β2-receptorer, og E’s påvirkning af disse fører til
afslapning af den glatte muskulatur i karrene. På den anden side mindskes<br />
blodstrømmen til indvolde og ikke-arbejdende muskulatur, idet NE-påvirkning<br />
af α-receptorer her er dominerende, og påvirkning af α-receptorerne<br />
fører til øget aktivitet af den glatte muskulatur og dermed afklemning af<br />
blodkarrene (se Kap. 8, Kredsløbet, side 354). Hvad angår stofskiftet øges<br />
dette, og såvel kulhydrat som fedt frigives fra depoterne via påvirkning af β2receptorer<br />
og »tilbydes« muskelcellerne (se Kap. 5, Stofskifte og ernæring,<br />
side 227).<br />
I barken dannes kortikoiderne, kortisol (og en meget lille mængde kortikosteron),<br />
aldosteron samt et mandligt kønshormon (et testosteronlignende<br />
hormon, androgen) (se side 159). Alle er steroidhormoner, der transporteres i<br />
blodbanen bundet til plasmaproteiner, og de påvirker cellerne ved at reagere<br />
med intracellulære receptorer. Hormonerne findes ikke deponeret i barken,<br />
men dannes i takt med sekretionen. Når de er afgivet til blodet, udskilles og<br />
nedbrydes de langsomt og virker i op til flere timer; kortisol virker betydelig<br />
længere end aldosteron.<br />
Aldosteron kaldes et mineralokortikoid, fordi det indgår i kroppens regulering<br />
af mineraler ved at øge resorptionen af Na + i nyrerne (side 398). Dannelsen<br />
styres primært af angiotensin, der som et forstadie er dannet i leveren, og<br />
af koncentrationen af K + i ekstracellulærvæsken (se side 400).<br />
Dannelsen af kortisol, der kaldes et glukokortikoid, fordi det bl.a. indgår i<br />
reguleringen af glukosemetabolismen, reguleres udelukkende af det overordnede<br />
hormon fra hypofyseforlappen, ACTH, som igen styres af CRH<br />
(corticotropin releasing hormone) dannet i hypothalamus. Kortisol virker<br />
hæmmende på begge de to overordnede hormoner ved negativ feedback.<br />
ACTH-sekretionen har en pulserende døgnrytme, hvor sekretionshastigheden<br />
er størst tidligt om morgenen inden opvågnen og falder i løbet af dagen.<br />
Denne døgnrytme følger langsomt ændringer i søvnmønstret, fx forårsaget<br />
af skifteholdsarbejde eller hurtigt skift til andre tidszoner, »jet lag«. ACTHsekretionen<br />
øges ved mange typer af »stress«, såsom fysisk aktivitet, mentale<br />
belastninger og fald i blodsukker i forbindelse med fx faste. Kortisolsekretionen<br />
vil stige 15-30 min efter ACTH-stigningen. Ved langvarigt mentalt<br />
eller fysisk stress vil kortisolniveauerne typisk falde, og variationerne skabt<br />
pga. døgnrytme og ændringer i stressniveauet vil være mindre. Kortisol<br />
påvirker alle kroppens celler og har mange forskellige virkninger. En af de<br />
vigtige funktioner er at virke fremmende (»permissive«) på andre hormoners<br />
virkning, bl.a. på virkningen af adrenalin og glukagon. Uden kortisol ville<br />
disse to hormoners virkning være stærkt nedsat. Kortisol er også nødvendig<br />
for blodtryksregulering, idet noradrenalin ikke kan påvirke blodkarrene til<br />
at trække sig sammen uden tilstedeværelsen af kortisol. I denne situation vil<br />
der kunne ske det, at blodtrykket falder. Kortisol har endvidere en antiinsulinær<br />
virkning ved bl.a. at mindske følsomheden for insulin i muskel- og<br />
fedtvæv, og ved at fremme nedbrydningen af proteiner og fedt, samt ved<br />
dannelse af glukose i leveren. Herved øges koncentrationen af glukose og<br />
BINYRERNE 157
Kønshormoner<br />
Kønsorganernes funktion<br />
158<br />
HORMONER<br />
fedtsyrer i blodet (se side 228). Endelig hæmmer kortisol i høje koncentrationer<br />
mange inflammationstilstande, hvilket anvendes i behandling af bl.a.<br />
forskellige allergisygdomme.<br />
Forhøjet kortisolsekretion resulterer i mindskelse i muskelmassen og en<br />
nedbrydning af knoglevæv, bindevæv og hud, idet kortisol øger proteinnedbrydningen.<br />
Personer med Cushings syndrom har således en vedvarende forhøjet<br />
koncentration af kortisol, der resulterer i fedme lokaliseret til ansigt og<br />
krop, knogle- og bindevævsskørhed og let forhøjet blodtryk.<br />
En mindskelse i kortisol- og aldosteronproduktionen resulterer i bl.a. træthed,<br />
muskelsvækkelse og lavt blodtryk, og et eksempel på dette er Addisons<br />
syge.<br />
Hos begge køn anlægges kønskirtlerne i fosterlivet. Kønskirtlerne (gonaderne)<br />
udvikles til testikler hos manden og til æggestokke, ovarier, hos kvinden. Ved<br />
puberteten modnes kønskirtlerne, og deres produktion af kønsceller (gameter)<br />
og kønshormoner begynder. Kønshormonerne er steroidhormoner, der bundet<br />
til plasmaproteiner transporteres i blodet og påvirker cellernes proteinsyntese.<br />
Det mandlige kønshormon hedder testosteron, og de kvindelige<br />
kønshormoner hedder østrogen og progesteron. Dannelsen af kønshormoner<br />
og af kønsceller styres af det overordnede hormon gonadotropin releasing<br />
hormone, GnRH, fra hypofysen, der igen påvirker frigivelsen af gonadotropiner,<br />
FSH (follikelstimulerende hormon) og LH (luteiserende hormon) fra<br />
hypofysens forlap.<br />
Manden Mandens sædcelleproduktion, spermatogenese, og dannelsen af testosteron i<br />
testiklerne begynder i puberteten og foregår hele livet igennem. GnRH<br />
udskilles konstant, men øges i »salver« hver 2. time, og koncentrationen af<br />
FSH og LH udviser tilsvarende rytmiske ændringer. FSH virker stimulerende<br />
på spermatogenesen, og LH stimulerer testosteronproduktionen.<br />
Testosteron stimulerer spermatogenesen og har afgørende betydning for<br />
udviklingen af de primære (penis, testikler og bitestikler) og sekundære<br />
mandlige karaktertræk, såsom hårvækst på de kønskarakteristiske steder på<br />
kroppen, det dybe stemmeleje og den mandlige fordeling af fedt. Kønsdriften<br />
og adfærdsmønstret menes også at blive påvirket. Endvidere stimulerer<br />
testosteron knogle- og muskelvækst, hvorved mænd typisk har større<br />
knogle- og muskelmasse end kvinder. Endelig stimuleres dannelsen af<br />
erytropoietin i nyrerne, hvorved dannelsen af de røde blodlegemer øges,<br />
hvilket resulterer i, at mænd typisk har en højere koncentration af røde<br />
blodlegemer end kvinder. Testosteron siges derfor at have en anabol,<br />
opbyggende, virkning.
Der dannes endvidere lidt mandligt kønshormon andre steder end i testiklerne,<br />
fx i binyrerne. Samlet kaldes disse mandlige hormoner for androgener.<br />
Endelig danner manden også en lille smule kvindeligt kønshormon.<br />
Kvinden Kvinden fødes med et stort antal forstadier til æg (ca. 4 mio.) i ovarierne og<br />
danner ikke nye efter fødslen. Kun ca. 400 af disse æg modnes og frigives ved<br />
ægløsning, ovulation, som stopper ved menopausen, der indtræder ved ca. 50års<br />
alderen. Efter menopausen falder koncentrationen af de kvindelige<br />
kønshormoner. Ægløsningen finder sted én gang hver 3.-5. uge. ca. midtvejs<br />
mellem to menstruationsblødninger. I Fig. 3.8 ses de væsentligste begivenheder<br />
i en menstruationscyklus og de hormoner, som er involveret i den. Ægcellen<br />
er i modningsfasen omgivet af nogle celler, follikelceller, og hele struktu-<br />
hormonsekretion<br />
i ægestokkene follikeludvikling gonadotropinsekretion<br />
livmoderslimhinde<br />
dage<br />
dage<br />
FSH<br />
1<br />
østrogen<br />
follikel<br />
7<br />
LH<br />
FSH LH<br />
14<br />
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 1<br />
menstruation proliferationsfase sekretionsfase menstruation<br />
21<br />
gult legeme<br />
follikelfase ovulation lutealfase<br />
østrogen<br />
progesteron<br />
progesteron<br />
Figur 3.8. Oversigt over variation i hormonkoncentrationen, follikeludviklingen og livmoderslimhinden<br />
gennem en menstruationscyklus.<br />
28<br />
KØNSHORMONER 159
160<br />
HORMONER<br />
ren kaldes en follikel. I follikelfasen deler follikelcellerne sig, og de producerer<br />
mere og mere østrogen. En forudsætning for dette er tilstedeværelsen af en vis<br />
mængde FSH. De stigende mængder østrogen stimulerer hypothalamushypofyse-komplekset<br />
til at afgive LH i store mængder (»positiv feedback«).<br />
Herved fremkommer ægløsning, hvor ægget forlader follikelcellerne, og disse<br />
omdannes nu til et gult legeme, corpus luteum, der producerer stigende mængder<br />
af progesteron samt noget østrogen i lutealfasen. Østrogen vil bevirke<br />
vækst af livmoderslimhinden i proliferationsfasen (som er sammenfaldende<br />
med follikelfasen), og i sekretionsfasen (som er sammenfaldende med lutealfasen)<br />
vil progesteron stimulere slimsekretion af slimhinden. Det gule legeme<br />
er afhængigt af LH og har en begrænset levetid, medmindre der indtræder en<br />
graviditet. Når det går til grunde, sker der et fald i progesteron og østrogen.<br />
Derved udløses afstødning af en del af livmoderslimhinden med deraf følgende<br />
menstruationsblødning. Østrogen og progesteron vil i lutealfasen have<br />
en tendens til at hæmme afgivelsen af LH og FSH fra hypofyseforlappen<br />
(negativ feedback). Når det gule legeme dør, vil afgivelsen af FSH (og LH)<br />
derfor stige lidt, og en ny follikelmodning kan begynde.<br />
Ud over de lige omtalte effekter af østrogen og progesteron stimulerer<br />
østrogen udviklingen af kønsorganerne og de sekundære kvindelige karakterer<br />
såsom vækst af brystvæv, kropsbygning med smalle skuldre og brede hofter,<br />
fedtdeponering på hofter, lår og bryster, og endelig den kønskarakteristiske<br />
hårvækst på kroppen. Endvidere stimulerer østrogen knoglevæksten<br />
(men ikke muskelvæksten som fx testosteron), og det mindsker derved risikoen<br />
for at få osteoporose (knogleskørhed), og via sænkning i kolesterolniveauet<br />
i blodet mindskes risikoen for aterosklerose (åreforkalkning).<br />
Progesteron, der kun er på et vedvarende højt niveau under graviditeten,<br />
øger brystvæksten og øger kropstemperaturen.<br />
Graviditet Hvis kvinden bliver gravid, vil koncentrationen af LH vedblive med at være<br />
høj, det gule legeme vil fortsætte dannelsen af progesteron og østrogen, og<br />
også slimhinden vil fortsætte sin vækst. Befrugtningen sker, når ægget fra ovarierne<br />
opfanges af æggelederen og på vejen ned til livmoderen bliver befrugtet<br />
af en sædcelle, hvilket skal ske 12-24 timer efter ægløsningen. Indeholder<br />
sædcellen et Y-kromosom, bliver fosteret en dreng, mens det bliver en pige,<br />
hvis sædcellen indeholder et X-kromosom. I livmoderen vil ægget vokse ind i<br />
livmoderens slimhinde ca. en uge efter befrugtningen, og her fortsætter celledelingerne.<br />
På dette tidspunkt, hvor LH falder, begynder dannelsen af et nyt<br />
hormon, der sikrer væksten af det gule legeme, hCG, human chorion gonadotropin,<br />
der i struktur minder meget om LH. Dette hormon dannes ikke af<br />
moderen, men af mikrofostret, og det er tilstedeværelsen af dette hormon, der<br />
bruges i en graviditetstest. Efter ca. tre måneder falder koncentrationen af<br />
hCG ned til et lavt niveau, hvor det vedbliver at være resten af graviditeten.<br />
Koncentrationen af såvel østrogen som progesteron bliver ved med at stige<br />
under hele graviditeten. Når fostrets organsystemer er så udviklede, at fostret
Test dig selv<br />
Korte spørgsmål<br />
Essayopgaver<br />
kan overleve uden for livmoderen, sættes fødslen i gang ved hjælp af signaler<br />
af hormonkarakter fra fostret. Det nyfødte barn får efter fødslen næring fra<br />
modermælken. Barnets sutterefleks stimulerer moderens brystvorter, således<br />
at mælken fra mælkekirtlerne strømmer til brystvorterne og ud i barnets<br />
mund. Både fødsel og mælkeudstrømning stimuleres af hormonet oxytocin<br />
fra hypofysens baglap. Mælkeproduktionens størrelse reguleres af hormonet<br />
prolaktin fra hypofysens forlap. Begge hormoners afgivelse sker på refleksagtig<br />
vis. Jo mere sansestimulering, jo større afgivelse.<br />
1. Hvad er en endokrin kirtel?<br />
2. Beskriv hvad der menes med »lokale hormoner« og giv eksempel på<br />
dette.<br />
3. Nævn de vigtigste endokrine kirtler og deres placering i kroppen.<br />
4. Beskriv kort den kemiske opbygning af steroid-, peptid- og<br />
thyroxinhormoner.<br />
5. Hvad vil det sige, at et hormon har en »permissiv« virkning?<br />
6. Nævn hypofysens hormoner.<br />
7. Hvor i pancreas dannes hormonerne insulin og glukagon, og hvilke<br />
virkninger har de?<br />
8. Hvilke hormoner dannes i 1) binyremarven og 2) binyrebarken?<br />
9. Hvad er symptomerne ved henholdsvis Cushings og Addisons syge?<br />
10. Hvilke hormoner indgår i reguleringen af blodsukkeret?<br />
11. Beskriv de vigtigste virkninger af testosteron.<br />
12. Hvor dannes hormonet hCG, og hvilken betydning har det?<br />
1. Forklar de væsentligste forskelle i virkemåden af de tre undergrupper af<br />
hormoner (dannelse, transport, påvirkningsmåde og fjernelse).<br />
2. Beskriv ved eksempler fire forskellige måder at regulere hormonsekretion<br />
på.<br />
3. Gør rede for væksthormonets forskellige virkninger og beskriv herunder<br />
effekten af overproduktion og underproduktion i barnealderen og i<br />
voksenalderen.<br />
4. Gør rede for forhold der påvirker kortisoldannelsen, og beskriv kortisols<br />
forskellige virkninger i kroppen.<br />
5. Giv en detaljeret beskrivelse af hvor adrenalin og noradrenalin »kommer<br />
fra«. Gennemgå endvidere deres virkninger.<br />
6. Giv en detaljeret gennemgang af menstruationscyklus og de hormoner,<br />
der er involveret.<br />
TEST DIG SELV 161