Význam stanovení hormonů

Richard HamplEndokrinologický ústav Praha

Plzeň 2009 2

Hormony definice

Chemické regulátory biochemických

pochodů, tvořené ve (specializovaných)

buňkách, k místům účinku se dostávají krví

(endokrinní účinky)

Mezi další chemické regulační působky patří

parakrinně a autokrinně účinkující látky

Plzeň 2009 3

Důležité pojmy

• Hormon• Receptor• Cílové buňky• Endokrinní, parakrinní, autokrinní účinky• Molekulární mechanismus účinku

– Negenomové účinky– Genomové účinky

• Efektor• Řízení, etážový systém, zpětné vazby• Hormonální osy

Plzeň 2009 4

Co vědět o hormonu…

• Původ (buňky, žláza)• Chemie• Biologické účinky• Biosyntéza, transport, metabolizmus• Mechanismus účinku• Zapojení do řídících systémů (os)• Patobiochemie• Analytika

Plzeň 2009 5

Rozdělení hormonů podle chemie

• Bílkoviny a peptidy

• Hormony odvozené od aminokyselin

• Steroidy

• Ostatní endokrinně/para/autokrinně působící látky– arachinoidy

– růstové faktory

Plzeň 2009 6

Přehled hlavních regulačních účinků hormonů

• Regulace hlavních metabolických pochodů vedoucích k získání a využití energie – Utilizace živin, trávení– Glykoregulace– Termogeneze

• Homeostáza vody a elektrolytů– Regulace Na+ a K+

– Regulace Ca2+

• Regulace růstu a vývoje– Růst a diferenciace– Sexální vývoj a reprodukce

• Hormonální odpověď na vnější vlivy (stres apod.)• Hormonální regulace biorytmů

Plzeň 2009 7

Etážový systém hormonálních regulací a hlavní osy

• Význam: amplifikace, autoregulace (zpětné vazby)

• Hypotalamo-hypofyzární-periferní osy:– Osa Hypotalamus-hypofýza-štítná žláza (HPT)– Osa Hypotalamus-hypofýza-kůra nadledvin (HPA)– Osa Hypotalamus-hypofýza-gonády (HPG)

• Ostatní důležité hormonální regulační systémy– Hormonální řízení glykemie („insulární osa“)– Hormonální řízení homeostázy vody a elektrolytů– Hormonální řízení kalciofosfátového metabolismu

Plzeň 2009 8

Co vše se stanovuje (a proč)

• Aktuální koncentrace hormonů– bazální hodnoty– změny hladin v dynamických testech

• Důležité metabolity aktivních hormonů a meziprodukty metabolických drah

• Hormonální receptory• Transportní proteiny vážící hormony• Některé důležité enzymy biosyntézy a metabolismu hormonů• Autoprotilátky vůči hormonům, receptorům, enzymům, a

dalším sloučeninám zapojeným do mechanismů hormonálních účinků(př.: AntiTPO, stimulující protilátky proti TSH), AntiNIS,

Plzeň 2009 9

Specifika analytiky hormonů • Nízké koncentrace v analyzovaných materiálech • Malé rozdíly ve struktuře - velké v biologických

účincích– společné podjednotky u heteroproteinů (TSH, LH, FSH)– malé strukturální rozdíly u steroidů

• Vazba na transportní proteiny (pouze „volné“ jsou biologicky aktivní)

• Existence pro- a prepro-hormonů (u peptidů a bílkovin)

• Krátký biologický poločas• V některých případech speciální nároky na

preanalytickou fázi

Plzeň 2009 10

Řádové koncentrace vybraných hormonů v krvi

PTH, kalcitonin, ACTH 10-12 mol/lfT3 10-12-10-11 mol/lfT4 10-11 mol/l

Aldosteron, estradiol 10-11-10-10 mol/lKatecholaminy 10-11-10-9 mol/l Insulin, C-peptid 10-10-10-9 mol/l Většina steroidních hormonů 10-9 mol/lCelkový T3 10-9 mol/lCelkový T4 10-8 mol/l

Kortisol 10-8-10-7 mol/lDHEA sulfát 10-6 mol/lGlukagon, gastrin 10-8-10-7 g/lTSH, LH , FSH 10-6 g/lSTH 10-5 g/l

Plzeň 2009 11

Přehled laboratorních technik používaných v endokrinologii

• Imunoeseje

• Ostatní laboratorní metody– Chromatografické techniky (HPLC, TLC..)

– Hmotová spektrometrie a její kombinace s chromatografickými technikami

– Spektrofotometrické techniky

Plzeň 2009 12

Imunoeseje: Analytické metody kde jednou nebo více reakčních složek je protilátka a některá z těchto složek je

značená

V biochemické analytice hormonů analytem může být: hormon (nejčastější případ), jeho

prekurzor či metabolit, ale i receptor, transportní protein, enzym a (auto)protilátka

vůči některé z těchto sloučenin

Plzeň 2009 13

Rozdělení imunoesejí

• Podle principu na kompetitivní a nekompetitivní („sendvičové“)

• Podle počtu fází v systému na homogenní a heterogenní– u heterogenních imunoesejí podle způsobu

oddělení jednotlivých složek (volné/vázané na protilátku)

• Podle způsobu značení a měření fyzikální odezvy značené složky

Plzeň 2009 14

Speciální část

Příklady využití stanovení hormonů v laboratorní

diagnostice

Plzeň 2009 15

Přehled nejdůležitějších skupin hormonů podle místa tvorby

• Hormony hypothalamu a hypofýzy• Hormony štítné žlázy• Hormony příštitných tělísek• Steroidní hormony

– (gluko- a mineralokortikoidy)– Sexuální hormony– Deriváty vitaminu D

• Hormony ostrůvků pankreatu (insulární hormony)• Hormony dřeně nadledvin (katecholaminy)• Hormony epifýzy• Hormony gastrointestinálního traktu• Hormony kardiovaskulárního systému• (Arachinoidy)

Plzeň 2009 16

Hypotalamické a hypofyzární hormonyI. Hormony předního laloku hypofýzy a

příslušnéliberiny nebo statiny (STH, PRL,)

Hormony s cílovými buňkami v celém organismu

1. Růstový hormon (STH, hGH)Řídící hormony: Somatoliberin, Somatostatin, Ghrelin

Další ukazatele: IGF-1, IGF-1-BP 1-6- Somatostatin: nejen hypotalamický, ale i v GIT, v D-buňkách

L.ostrůvků pankreatu, neurotransmiter, ovlivňuje glykoregulaci (výdej insulinu a glukagonu), řízení katecholaminy

2. Prolaktin (PRL)Řídící statin: PIF = dopamin

Plzeň 2009 17

STH, IGF-1 a další analyty: Analytické nástroje a fyziologické hodnoty

• STH

• IGF-1

• IGF-1 BP

• Somatostatin

• Fyzyologické hodnoty pod 0.5 g/l, hypersekrece nad 20 g/l

• 34 -367 g/l, s věkem výrazný pokles*

• 1.3 – 5.0 mg/l **

• Řádově 100 – 101 ng/l

•Aimaretti etal. 2008, J Endocrinol Invest 31, 445-449

•** Homayoun et al. 1996, J Clin Lab Anal 10, 446-450

Plzeň 2009 18

Nejčastější poruchy na hypotalamo-hypofyzární úrovni

• STH: – hypersekrece – gigantismus– hyposekrece: nanismus, poruchy růstu– Turnerův syndron

• Prolaktin: tumorový marker– poruchy dopaminergní funkce

Plzeň 2009 19

II. Hypotalamické a hypofyzární hormonyHormony předního laloku hypofýzy s cílovými

buňkami ve specializovaných žlázách

Spouštěcí hormon: tyreoliberin (TRH) Hypofyzární hormon: Tyreotropin (TSH) viz Hypotalamo-pituitární-tyroidální osa (HPT)

Spouštěcí hormon: kortikoliberin (CRH)Hypofyzární hormon: Kortikotropin (ACTH)

viz Steroidy a „Adrenální osa“ (HPA)

Spouštěcí hormon: Gonadoliberin (GnRH) Hypofyzární hormony:

Lutropin (LH), Folitropin (FSH) viz Steroidy a „Gonadální osa“ (HPG)

Plzeň 2009 20

Tyroidální osa

Hypotalamus: tyreoliberin

Hypofýza: TSH

Štítná žláza:Tyroidální hormony

----

Plzeň 2009 21

ANALYTICKÉ NÁSTROJEpro laboratorní vyšetření poruch funkce štítné žlázy

Hormony

• TSH

• T4, T3, (rT3)

• f T4, f T3

• Tyreoglobulin (Tg)

• Kalcitonin (CT)

Protilátky

• Anti TPO

• Anti Tg

• Anti TSH-R

Jiné analytyJodurie [g/24 h]

Plzeň 2009 22

TSH – fyziologické hodnoty a nejběžnější dynamický test

• Metodika: Nejčastěji tzv. „supersenzitivní“ imunoeseje (ssTSH) (RIA, IRMA)

• Fyziologické hladiny: 0.27- 4.2 mIU/l

• TRH test: 200 g TRH, TSH v 0 a 20 min

Plzeň 2009 23

Tyroidální hormony a autoprotilátkyfyziologické hodnoty

• fT4 [12-22 pmol/l]

• fT3 [2.8-7.1 pmol/l]

• celk. T4 [66-181 nmol/l]

• celk. T3 [1.3-3.1 nmol/l]

• rT3 (specifický ukazatel defektu dejodas)

• Anti TPO do 25 – 125 IU/l*

• Anti Tg do 250 IU/l*

10 – 15 % populace má zvýšené hladiny tyroidálních autoprotilátek !

Plzeň 2009 24

LABORATORNÍ CHARAKTERISTIKA NEJČASTĚJŠÍCH TYREOPATIÍ

1. Tyreotoxikóza

• Gravesova-Basedowova choroba (často s endokrinní orbitopatií)

– Stimulující protilátky proti TSH-R („TRAK“)– Neměřitelně nízké TSH– Zvýšené hladiny fT4, fT3

• Polynodosní struma– Nízké TSH, zvýšené fT4, fT3

• Tyreotoxikóza při independentním adenomu

– Zvýšené hladiny fT4, fT3

Plzeň 2009 25

LABORATORNÍ CHARAKTERISTIKA NEJČASTĚJŠÍCH TYREOPATIÍ

2. Hypotyreóza

Různé příčiny

• Snížené hladiny fT4, fT3

• Vysoký TSH

Subklinická hypotyreóza: pouze zvýšený TSH, bez ostatních změn a klinických znaků

Plzeň 2009 26

LABORATORNÍ CHARAKTERISTIKA NEJČASTĚJŠÍCH TYREOPATIÍ

3. Záněty štítné žlázy

• Akutní tyreoitida– Zpočátku vysoké hladiny obou tyroidálních

hormonů, po destrukci tkáně až hypotyreóza

• Hashimotova (autoimunitní tyreoitida)– Protilátky proti TPO nebo Tyreoglobulinu;

Dále jako u akutní tyreoitidy

Plzeň 2009 27

Přehled indikací steroidních vyšetření v endokrinologii

Klasické Hypo/hyper-funkce

kůry nadledvin

Hyper/hypo funkce gonád

Hirsutismy PCOS CAH

Ostatní• Steroidy a DM

• Steroidy v tyreologii• Neuroaktivní

steroidy• Steroidy a

autoimunita

Plzeň 2009 28

Patofyziologie glukokortikoidní osy

• Hyper/hypo-funkce (m. Cushing, m. Addison vzácné )• Enzymopatie jako příčina CAH• Porucha citlivosti na GK (4 – 6 % populace)!

--------------------------------------------------------------------

• Poruchy glykoregulace• Zánětlivá onemocnění• Glukokortikoidy a autoimunita u ostatních

endokrinopatií• Glukokortioidy a stres• Iatrogenní důsledky terapie GK

Plzeň 2009 29

Mineralokortikoidní osa

• Hyperaldosteronismus (Connův sy)– k odlišení od „banální“ hypertenze

• Dysfunkce renin-angiotenzinového systému– Pozor na AME!

• Analytické nástroje– stanovení sérového aldosteronu– 11-DOC, (18-OH-DOC)– PRA

Plzeň 2009 30

Gonadální osa – analytické nástroje(obě pohlaví)

• Gonadotropiny LH, FSH; [IU/l]– Testy: LH-RH - test

• Testosteron [nmol/l]• Estradiol [pmol/l]• Dihydrotestosteron (DHT) [nmol/l]• SHBG [nmol/l]• Androstendion [nmol/l]• Adrenální androgeny

Plzeň 2009 31

Některá metodická úskalípři interpretaci steroidních vyšetření

• Kortisol: kontraceptiva - falešně pozitivní

• Aldosteron: poloha při odběru, AME

• Estradiol, aldosteron: nespolehlivé nízké hodnoty

• Testosteron, progesteron, aldosteron: bezextrakční metody často nadhodnocují

Plzeň 2009 32

Výhledy a trendy• Vzhledem k tomu, že hormony, neuro- a

imunomodulátory a para- či autokrinně účinné působky (faktory) využívají stejných mechanismů účinku, lze očekávat nárůst požadavků na jejich stanovení

• Každoročně jsou objevovány nové peptidové hormony a je studovánba jejich fyziologická úloha i jako (pato)biochemických markerůNavrhovaný výkon: Stanovení méně běžných peptidových hormonů (Příklady: inhibiny, aktiviny, Antimüllerianský hormon aj.)