Reseptor Hormon - Binus Repository

Matakuliah
Tahun
: L0044/Psikologi Faal
: 2009
Kelenjar Endokrin
Pertemuan 19
Sherwood, Human Physiology From Cells to Systems, 5th ed
2 sistem yang berperan dalam koordinasi dan kontrol fungsi
organ : sistem endokrin dan sistem saraf
papirus bangsa Mesir ± 1.500 SM : urine manis
• Aretaeus dari Cappadocia : “daging tubuh yang larut dalam
air seni”
• 1921, ahli fisiologi Kanada, Sir Frederick Grant Banting
dan Charles Herbert Best menemukan hubungan antara
kekurangan insulin dan Diabetes mellitus
pengertian yang lebih baik akan sistem endokrin akan
mengarah ke penatalaksanaan yang lebih baik pula untuk
kelainan-kelainan hormonal.
Komunikasi sel jarak dekat atau
jarak jauh pada hewan
Sel target
Sel
pensekresi
Vesikulas
sekretoris
Pembuluh
darah
Sel
saraf
Sinyal
saraf
Neurotransmiter
berdifusi melewati
sinapsis
Sel endokrin
Sinapsis
Pengatur lokal berdifusi
melalui fluida ekstraseluler
Pensinyalan parakrin
Sel saraf
Pensinyalan sinaptik
(a) Pensinyalan jarak dekat
Sel target
Hormon berpindah
dalam aliran darah
(b) Pensinyalan hormonal
(a) Hewan memiliki dua jenis utama pensinyalan kimiawi jarak dekat. Pada pensinyalan parakrin, sel pensekresi
bertindak pada sel target di dekatnya dengan melepas molekul pengatur lokal ke dalam fluida ekstraseluler.
Dalam pensinyalan sinaptik, sel saraf melepaskan molekul neurotransmiter ke dalam sinapsis, ruang sempit di
antara sel pengirim dan sel target. (b) Hormon mensinyal sel target pada jarak yang lebih jauh. Pada hewan, sel
endokrin terspesialisasi mensekresi hormon ke dalam cairan tubuh, seringkali darah. Hormon dapat mencapai
hampir seluruh sel tubuh, tetapi, jika dengan pengatur lokal, hanya sel target spesifik yang mengenali dan
merespons sinyal kimiawi yang diberikan. (Tumbuhan juga menggunakan hormon untuk pensinyalan dari satu
bagian tumbuhan ke bagian yang lain.)
Campbell & Reece, Biologi, Edisi kelima jilid tiga
Endokrinologi : ilmu yang mempelajari penyesuaian
homeostasis kimiawi dan aktivitas-aktivitas lain yang
dilaksanakan oleh hormon
Sistem endokrin terdiri dari kelenjar-kelenjar endokrin tanpa
saluran (duktus) khusus yang tersebar di seluruh tubuh
Kelenjar endokrin → mensekresikan hormon ke cairan
interstisial → berdifusi ke aliran darah menuju seluruh
tubuh → bekerja pada sel target (sel sasaran) spesifik
dengan reseptor yang sesuai
Hormon → zat perantara kimiawi jarak jauh
Sherwood, Human Physiology From Cells to Systems, 5th ed
Hole, Human Anatomy 7 Physiology, 10th ed
Fungsi Sistem Endokrin
•
•
•
•
•
•
Mengatur metabolisme organik dan H2O serta
keseimbangan elektrolit.
Menyebabkan perubahan adaptasi untuk membantu
tubuh menghadapi tekanan stress.
Mengatur perkembangan dan pertumbuhan tubuh.
Mengontrol reproduksi.
Mengatur produksi sel darah merah
Bersama dengan sistem saraf otonom, mengontrol dan
menyatukan baik sirkulasi dan pencernaan serta
absorpsi makanan.
Suatu zat dapat disebut hormon bila zat tersebut : (definisi
klasik hormon)
•
dihasilkan oleh kelenjar endokrin atau sel-sel khusus
•
disekresikan langsung ke dalam aliran darah
•
ditransportasi ke seluruh tubuh
•
mempengaruhi kegiatan sel jaringan / organ sasaran
yang letaknya jauh dari asal tempat pembentukkannya.
Beberapa hormon mempengaruhi hampir semua sel tubuh,
Growth hormone → pertumbuhan pada hampir semua
bagian tubuh
tiroksin → meningkatkan laju dari banyak reaksi kimiawi di
dalam tubuh.
Beberapa hormon hanya memberikan pengaruhnya pada
jaringan yang spesifik (jaringan target) karena hanya
jaringan inilah yang mempunyai reseptor terhadap hormon
tersebut.
ACTH (adrenocorticotropic hormone) menstimulasi korteks
kelenjar adrenal, memyebabkannya untuk mensekresikan
hormon adrenokortikal
dalam mempertahankan homeostasis tubuh, sistem endokrin dan sistem saraf
berinteraksi satu sama lain.
Sebagai contoh, medulla kelenjar adrenal dan kelenjar hipofisis dalam
mensekresikan hormonnya secara primer tergantung pada respon terhadap
stimulasi neural.
Perbandingan antara Sistem Saraf dan Sistem Endokrin
Sistem Saraf
Sistem Endokrin
Sel
Signal kimiawi
Spesifisitas kerja
Kecepatan onset
Neuron
Neurotransmitter
Receptor pada sel postsynaptics
Beberapa detik
Durasi kerja
Sangat singkat kecuali aktivitas
neural berlanjut
Ephitelium glandular
Hormon
Reseptor pada sel target
Beberapa detik sampai
jam
Dapat singkat atau dapat
bertahan selama beberapa
hari bahkan ketika sekresi
dihentikan
• Hormon Tropik adalah hormon yang mengatur produksi
dan sekresi dari hormon yang lain. Contoh : TSH (Thyroid Stimulating Hormone)
• Kelenjar Parakrin mengeluarkan sekretnya melalui proses
difusi sederhana ke dalam cairan interstisial dan hanya
memberikan efek pada sel-sel di dekatnya. Contoh
histamin yang dibebaskan oleh sel mast selama proses
peradangan . Histamin bekerja pada arteriol di sekitarnya
untuk menimbulkan vasodilatasi lokal yang kemudian
diikuti oleh peningkatan aliran darah yang diperlukan untuk
menambah perangkat pertahanan tubuh ke tempat yang
terkena.
• Kelenjar Autokrin hanya memberikan efek pada sel
sekresinya itu sendiri dengan berikatan pada reseptor di
permukaan sel.
• Kedua kelenjar tersebut, kelenjar parakrin dan autokrin,
mensekresikan zatnya ke dalam lingkungan internal, dan
walaupun mereka bukanlah hormon menurut definisi
tradisional, keduanya mempunyai fungsi yang sama yaitu
sebagai “molekul messenger”, dan kadang-kadang disebut
hormon lokal.
• Kelenjar Eksokrin mempunyai sekret yang keluar melalui
saluran atau duktus menuju permukaan tubuh, sebagai
contoh kelenjar keringat.
• Neurotransmitter : zat perantara kimiawi yang jarak
jangkauannya sangat pendek, digunakan oleh neuron
untuk berkomunikasi dengan sel yang dipersarafi (neuron,
otot atau kelenjar)
• Neurohormon : hormon yang dikeluarkan ke dalam darah
secara spesifik oleh neuron neurosekretorik.
Neuron neurosekretorik dianggap termasuk sistem
endokrin, dan sistem tersebut disebut neuroendokrin.
Neuron neurosekretorik mengeluarkan zat perantara
kimiawi (chemical messenger) melalui darah, sedangkan
neuron biasa mengeluarkan neurotransmiter ke dalam
ruang tertutup.
• Neuromodulator : zat perantara yang bekerja pada neuron
untuk menimbulkan perubahan biokimiawi jangka panjang
di sel saraf.
• Kelenjar jukstakrin (kelenjar yang langsung mengeluarkan
sekretnya ke sel tetangganya melalui suatu hubungan
juksta)
• Kelenjar intrakrin (kelenjar yang hasil sekresinya bekerja
pada sel itu sendiri, tanpa hasil sekresinya itu keluar ke
cairan interstisial. Jadi langsung setelah disekresikan oleh
suatu organel sel, kemudian melintasi sitoplasma untuk
bekerja pada bagian sel yang lain pada satu sel yang
sama).
Hole, Human Anatomy 7 Physiology, 10th ed
Hole, Human Anatomy 7 Physiology, 10th ed
• Kelenjar endokrin sentral termasuk kelenjar pineal,
hipotalamus dan hipofisis. Kelenjar Pineal adalah bagian
dari otak yang mensekresikan hormon, yang penting di
dalam menjaga irama biologi tubuh (Melatonin).
• Kelenjar endokrin perifer, termasuk :
Kelenjar Tiroid (hormon tiroid), Medula dan Korteks
Adrenal (Hormon Adrenokortikal), Pankreas (Hormon
Insulin, Glucagon), Hormon Paratiroid, Kalsitonin (Kontrol
Hormon terhadap Metabolisme Kalsium dan Fisiologi
Tulang)
Fungsi Kelenjar Endokrin yang Kompleks
• Satu kelenjar endokrin dapat menghasilkan bermacam
hormon. Kelenjar hipofisis anterior, sebagai contoh,
menghasilkan enam macam hormon yang berbeda,
masing - masing mempunyai mekanisme kontrol yang
berbeda dan mempunyai fungsi yang berbeda pula.
• Satu macam hormon dapat disekresikan oleh lebih dari
satu kelenjar endokrin. Contohnya, baik hipotalamus
maupun pankreas sama - sama mensekresikan hormon
somatostatin.
• Seringkali, satu macam hormon mempunyai lebih dari satu
tipe sel target, dan oleh karena itu dapat menimbulkan
lebih dari satu macam efek. Contohnya, Vasopresin
menimbulkan reabsorpsi H2O oleh tubulus ginjal, begitu
juga vasokonstriksi pembuluh darah seluruh tubuh.
• Laju sekresi dari beberapa hormon berbeda secara
bermakna selama tenggang waktu tertentu dalam pola
siklus. Karena itu, sistem endokrin juga mengatur fungsi
koordinasi temporal (time ; waktu). Hal ini terlihat jelas
pada kontrol endokrin atas siklus reproduksi, seperti siklus
menstruasi, yang fungsi normalnya membutuhkan
perubahan pola yang sangat spesifik dari sekresi berbagai
macam hormon.
• Sebuah sel target tunggal dapat dipengaruhi oleh lebih dari
satu hormon.
Contohnya, insulin mengatur perubahan glukosa menjadi
glikogen di dalam sel hati dengan menstimulasi satu enzim
hepar spesifik, sedangkan hormon yang lain, glukagon,
mengaktifkan enzim hati yang lain menimbulkan degradasi
glikogen menjadi glukosa di dalam sel hati.
• Perantara kimiawi (chemical messenger) yang sama dapat
berupa hormon atau neurotransmiter tergantung pada asal
dan cara pengantarannya / transportasinya ke sel target.
Norepinefrin yang disekresikan sebagai hormon oleh
medulla adrenal dan dilepaskan sebagai neurotransmiter
dari serat saraf postganglionik simpatik adalah contoh
utama.
• Beberapa organ secara khusus mempunyai fungsi
endokrin (khusus mensekresikan hormon saja, contohnya
kelenjar hipofisis anterior). Sedang organ yang lain dari
sistem endokrin juga melaksanakan fungsi non - endokrin,
contohnya testis selain memproduksi sperma juga
mensekresikan hormon seks pria, testosteron.
Tinjauan kimiawi hormon
• Secara kimiawi, hormon dapat dibagi menjadi hormon
steroid dan hormon non-steroid.
• Hormon steroid terbuat dari kolesterol, dengan struktur
kimia yang mirip pula dengan kolesterol.
• perubahan dari kolesterol menjadi hormon steroid spesifik
membutuhkan adanya sejumlah enzim, yang hanya
terdapat pada organ steroidogenik (penghasil steroid)
spesifik.
• Hormon steroid tidak disimpan seperti hormon non-steroid
Perbedaan dalam struktur kimia juga mempunyai akibat
perbedaan dalam daya larut hormon. Tingkat daya larut
suatu hormon akan menentukan bagaimana : (1) hormon
diproses oleh sel endokrin, (2) cara bagaimana hormon
diangkut di dalam darah, dan (3) mekanisme bagaimana
hormon melaksanakan efeknya pada sel target. Berikut
adalah perbedaan dalam tingkat daya larut dari berbagai
macam kelas hormon :
• Semua hormon peptida dan katekolamin adalah hidrofilik
(menyukai air) dan lipofobik (takut akan lemak); karena itu
mereka sangat larut di dalam air dan mempunyai daya
larut dalam lemak yang sangat rendah
• Semua hormon steroid dan hormon tiroid adalah lipofilik
(menyukai lipid) dan hidrofobik (takut akan air); karena itu
mereka mempunyai tingkat larut yang tinggi di dalam
Klirens Hormon
• Terdapat dua faktor yang dapat meningkatkan atau
menurunkan konsentrasi hormon di dalam darah. Pertama
adalah laju sekresi hormon ke dalam darah. Yang kedua
adalah laju bersihan hormon dari dalam darah, yang
disebut laju klirens metabolik (metabolic clearance rate).
• Hormon dibersihkan dari plasma dengan berbagai cara
(1) destruksi metabolik oleh jaringan
(2) ikatan dengan jaringan
(3) eksresi oleh hati ke dalam cairan empedu
(4) eksresi oleh ginjal ke dalam urin.
Reseptor Hormon
• Hormon dapat menuju ke semua sel, tetapi hanya
berpengaruh pada sel yang mempunyai reseptor yang
sesuai.
• Reseptor hormon adalah molekul protein atau glikoprotein
yang mempunyai binding site untuk hormon yang spesifik
• Setiap target sel mempunyai 2.000 sampai 100.000
reseptor
• Semakin banyak reseptor yang terikat dengan hormon,
semakin besar respons yang ditimbulkan.
Lokasi dari reseptor tiap tipe hormon adalah sebagai berikut :
•
Di dalam atau di atas permukaan membran sel.
Reseptor membran spesifik untuk sebagian besar
hormon protein, peptida, dan hormon katekolamin.
•
Di dalam sitoplasma sel.
Reseptor untuk beberapa hormon steroid ditemukan
sebagian besar pada sitoplasma.
•
Di dalam nukleus sel.
Reseptor untuk hormon steroid dan hormon tiroid
ditemukan di dalam nukleus dan dipercaya berhubungan
secara langsung dengan satu atau beberapa kromosom.
Perbedaan kerja antara hormon yang mempunyai reseptor di
permukaan membran sel dan yang mempunyai reseptor di
sitosol
Hole, Human Anatomy 7 Physiology, 10th ed
• Jumlah reseptor pada target sel biasanya tidak tetap
konstan dari hari ke hari, atau bahkan dari menit ke menit.
• Down Regulation : penurunan jumlah reseptor aktif yang
akan menurunkan responsifitas jaringan target terhadap
hormon.
Hal ini kemudian akan menurunkan sensitifitas
(desensitisasi) sel target terhadap peningkatan konsentrasi
hormon
• Up Regulation : pembentukkan lebih banyak molekul
reseptor oleh target sel, melebihi keadaan normal,
menyebabkan jaringan target menjadi lebih sensitif
terhadap efek stimulasi hormon.
Mekanisme Kerja Hormon
Tiga cara utama hormon
melangsungkan respon biologi-nya :
Kelenjar
Endokrin
Hormon
Berikatan dengan
reseptor
SEL TARGET)
Ikatan hormon dengan reseptornya memicu salah satu dari
kejadian intraselular di bawah ini :
1.
Mengubah permeabilitas saluran (channel) dengan bekerja pada protein
pembentuk-saluran yang telah ada.
Atau
2.
Bekerja memalui sistem second messenger untuk mengubah aktivitas
dari protein yang telah ada,
Atau
3.
Mengaktifkan gen spesifik menyebabkan pembentukan protein baru.
Respons
Fisiologis
Kontrol terhadap Sekresi Hormon
Sistem Umpan Balik
Hypotalamus
Sistem Saraf
-
Pituitari Anterior
Kelenjar endokrin perifer
a
-
Perubahan jumlah
di dalam
plasma
Kelenjar Endokrin
Kelenjar Endokrin
Sel Target
Sel Target
Sel Target
Kerja Hormon
Kerja Hormon
Kerja Hormon
b
c
Kontrol terhadap sistem endokrin terjadi dalam 3 jalur : (a)
hipotalamus dan pituitari anterior, (b) sistem saraf secara
langsung, dan (c) kelenjar yang merespon secara langsung
terhadap perubahan di lingkungan internal. Penghambatan
Negative Feedback dilambangkan dengan - .
Udara dingin
Hipotalamus
TRH
Adenohipofisis
TSH
Kelenjar Tiroid
Tiroksin
Mekanisme umpan balik negatif pengaturan sekresi hormon tiroksin
: menghambat
: merangsang
• umpan balik positif → pengendalian sekresi hormon
bersifat saling menguatkan.
• Terjadi ketika kerja biologis hormon di jaringan target
membutuhkan tambahan sekresi dari hormon.
• Contoh sekresi Luteinizing Hormone (LH) yang terjadi
sebagai akibat efek stimulasi estrogen ke kelenjar hipofisis
anterior sebelum ovulasi.
LH → bekerja pada ovarium→ menstimulasi tambahan
sekresi estrogen → menyebabkan lebih banyak lagi
sekresi LH.
• Ketika kadar konsentrasi LH mencapai tingkat yang cukup
memadai → kontrol umpan balik negatif akan terjadi.
Umpan Balik Positif
• Persalinan → hormon oksitosin dihasilkan oleh
hipotalamus → merangsang kontraksi uterus →
merangsang serviks uteri untuk meregang.
• Regangan serviks uteri ini menimbulkan impuls yang
merangsang hipotalamus untuk mensekresi oksitosin yang
lebih banyak lagi.
• Demikian proses ini semakin kuat dan baru berhenti bila
bayi sudah dilahirkan.
Refleks Neuroendokrin
• di dalamnya termasuk komponen saraf dan komponen
endokrin.
• Tujuan → menghasilkan peningkatan mendadak di dalam
sekresi hormon sebagai respons terhadap stimulus
spesifik.
• Contoh, sekresi epinefrin oleh medulla adrenal secara
tunggal diatur oleh sistem saraf simpatik. Beberapa sistem
kontrol endokrin yang lain, mengandung baik sistem
umpan balik (mempertahankan jumlah basal yang konstan
dari hormon) maupun refleks neuroendokrin
(menyebabkan sekresi mendadak sebagai respons
terhadap kebutuhan yang mendadak pula terhadap
hormon). Contohnya adalah peningkatan sekresi hormon
kortisol, “hormon stress”, oleh korteks adrenal sebagai
Irama Diurnal (Sirkadian)
• irama diurnal (siang-malam ; day-night)
• irama sirkadian (dalam waktu/selama sehari ; around a
day)
• Irama endokrin “terkunci” terhadap petunjuk dari luar
tubuh, seperti siklus terang dan gelap. Puncak pasang dan
surut dari siklus 24 jam sekresi hormon diatur sesuai
dengan siklus terang dan gelap.
• Beberapa siklus endokrin ber-operasi pada skala waktu
selain irama sirkadian, ontoh siklus menstruasi bulanan.
Sherwood, Human Physiology From Cells to Systems, 5th ed
Hal-hal yang dapat menyebabkan kelainan endokrin terjadi
Aktivitas Hormon Terlalu
Sedikit
Aktivitas Hormon Terlalu Banyak
• Kelenjar endokrin terlalu
sedikit mensekresikan hormon
(hiposekresi) *
• Peningkatan bersihan hormon
dari darah
• Tingkat responsitifitas
jaringan yang abnormal
terhadap hormon
• Kekurangan reseptor sel target
• Kekurangan
enzim
yang
esensial untuk respons sel
target
• Kelenjar endokrin terlalu banyak
mensekresikan hormon (hipersekresi) *
• Penurunan jumlah protein plasma pengikat
hormon (terlalu banyak hormon bebas yang
aktif secara biologis)
• Penurunan bersihan hormon dari darah
• Penurunan non-aktifasi
• Penurunan eksresi
* penyebab terbanyak disfungsi endokrin
Permisifitas, Sinergisme, dan Antagonisme
Hormon seringkali mempengaruhi reseptor dari hormon yang
lain sebagai bagian dari aktivitas fisiologis normal-nya.
Sebuah hormon dapat mempengaruhi aktivitas hormon
yang lain pada sel targetnya melalui satu dari tiga jalur
berikut ini :
• Permisifitas : suatu hormon harus ada dalam jumlah yang
adekuat agar efek hormon lain dapat bekerja secara
penuh. Hormon yang pertama meningkatkan responsitifitas
sel target terhadap hormon lain. Contohnya, hormon tiroid
meningkatkan jumlah reseptor untuk epinefrin pada sel
target epinefrin, meningkatkan tingkat efektifitas dari
epinefrin itu sendiri.
• Sinergisme : kerja dari beberapa hormon saling
melengkapi dan efek kombinasinya lebih besar
dibandingkan dengan gabungan jumlah dari efek hormonhormon itu sendiri masing-masing secara terpisah.
Contohnya adalah sinergisme kerja antara Folliclestimulating hormone (FSH) dengan testosteron, yang
keduanya dibutuhkan untuk mempertahankan laju produksi
normal dari sperma.
• Antagonisme : satu hormon menyebabkan hilangnya
reseptor hormon yang lain, menurunkan efekitivitas
hormon yang lain itu. Contohnya, progesteron (hormon
yang disekresikan selama kehamilan yang menurunkan
kontraksi uterus) menghambat responsitifitas uterus
terhadap estrogen (hormon yang disekresikan selama
kehamilan yang meningkatkan kontraksi uterus). Dengan
menyebabkan hilangnya reseptor estrogen pada otot polos
uterus, progesteron mencegah uterus untuk
melangsungkan efeknya selama kehamilan ,sehingga
menjaga uterus sebagai lingkungan yang tenang (tidak
Hole, Human Anatomy 7
Physiology, 10th ed
Penggunaan hormon untuk meningkatkan kemampuan atlet.
• Growth Hormone (HGH) → memperbesar massa otot
• Steroid → menguatkan otot
• Eritropoetin → meningkatkan jumlah eritrosit →
meningkatkan pengiriman oksigen ke otot → meningkatkan
ketahanan
1987 menyebabkan serangan jantung dan kematian pada
lebih dari dua lusin atlet balap sepeda Belanda
THANKS
Bina Nusantara