Hormonların genel özellikleri

Nuran, annesinin yıllık kontrolden getirdiği tahlil kâğıdını inceliyor. Kan kolundaki bir damardan alınmış; listede şeker, demir ve kolesterol satırlarının arasında «TSH» diye bir kısaltma var, yanında açılımı yazıyor: tiroit uyarıcı hormon. Nuran'ın biyoloji defterindeki kural açık: hormon kana verildiğine göre kanın uğradığı her hücreyi etkiler. O hâlde bu hormon kolun içinden akan kanda dolaşıyorsa koldaki kası, deriyi, kemiği de uyarıyor olmalı. Oysa adı tek bir bezi gösteriyor; kimse ona «kol uyarıcı hormon» dememiş. Kâğıdın kendisi Nuran'ın kuralını sarsıyor: hormon kolun damarına kadar gelmiş, ama adını aldığı iş yalnız boynun önündeki bir bezde görülüyor. Kanın taşıdığı her şeye her hücre karşılık vermiyor demek ki; arada bir eleme var.

• İç salgı, dış salgı ve karma bezleri salgının gittiği yere göre ayırt edersin.
• Bir hormonun yalnız hedef hücrelerde etki göstermesini reseptör özgüllüğüyle açıklarsın.
• Hormonları kimyasal yapılarına göre gruplar, her grubun reseptörünün nerede bulunduğunu belirlersin.
• Sinirsel ve hormonal düzenlemeyi karşılaştırır, negatif ve pozitif geri bildirimi bir örnek üzerinde ayırırsın.

İkinci haberleşme ağı

Sinir sistemi modülü boyunca vücudun haberleşmesini kablolarla izledik: «İmpuls iletimi» dersinde haber akson zarı boyunca elektrik değişimi olarak yürüdü, «Sinaps ve nörotransmitterler» dersinde akson ucundan karşı hücreye kimyasal bir haberciyle geçti. Vücudun ikinci bir haberleşme ağı daha vardır ve kablo kullanmaz. Endokrin sistem, kana kimyasal haberciler bırakan bezlerin ve hücrelerin oluşturduğu bu ağdır. Bu habercilere hormon adı verilir. Hormonun yolculuğu bezde üretilmesiyle başlar, kanla taşınmasıyla sürer ve uzaktaki bir hücrenin onu tanımasıyla sonuç verir. TYT'deki «Vitaminler ve hormonlar» dersinde hormonu kısaca tanımıştık; burada bu üç basamağın her birini ayrıntılı açıyoruz.

Kanallı ve kanalsız bezler

Vücuttaki bezler ürettikleri salgıyı nereye bıraktıklarına göre ayrılır. Tükürük bezi salgısını bir kanalla ağız boşluğuna, ter bezi deri yüzeyine, gözyaşı bezi göz yüzeyine akıtır. Salgısını bir kanal aracılığıyla bir vücut boşluğuna ya da vücudun dış yüzeyine veren bu bezlere dış salgı (ekzokrin) bezleri denir. Bir başka grup bezin kanalı yoktur. Bunlar salgılarını çevrelerindeki kılcal damarlara, yani doğrudan kana bırakır; bunlara iç salgı (endokrin) bezleri denir. Endokrin bezlerin kanalsız olup kılcal damarlarca zengin olması bu yüzdendir: salgının taşıyıcısı kanın kendisidir.

Bazı organlar iki işi birden görür. Pankreas sindirim enzimlerini bir kanalla ince bağırsağa akıtırken kan şekerini düzenleyen hormonlarını kana verir. Eşey bezleri de üreme hücrelerini oluşturur, ayrıca kana hormon salgılar. Hem iç hem dış salgı yapan bu organlara karma bez denir; ikisinin hormonları bu modülün son derslerinde ayrıntılanıyor. Hormon salgısı yalnız bezlere özgü de değildir: mide ve ince bağırsak duvarındaki bazı hücreler de kana hormon bırakır.

Kan her yere götürür, hedef hücre seçer

Kancadaki eleme tam burada açıklanır. Kan, kalbin pompaladığı her yere uğrar ve içindeki hormonu bütün dokulara taşır. Ama bir hücrenin o hormona yanıt verebilmesi için hormonu tanıyan bir reseptöre sahip olması gerekir. Reseptör, hormonun biçimine uyan ve ona bağlanınca hücrede bir değişimi başlatan özel bir proteindir. Bir hormonun reseptörünü taşıyan ve ona yanıt veren hücrelere o hormonun hedef hücreleri denir. Reseptörün belirli bir hormona uyması, enzim ile substrat arasındaki uyuma benzer; bu benzerliği «Proteinler» ve «Enzimler» derslerinden tanıyoruz, çünkü reseptör de üç boyutlu biçimi işlevini belirleyen bir proteindir.

Nuran'ın tahlil kâğıdındaki satır bu kuralla okunur. TSH kolun kanında da dolaşır, kol kasına ve deriye de ulaşır; ama asıl hedef hücreleri tiroit bezindedir ve hormon adını bu yüzden o bezden alır. Hedef olmanın anlamı budur: haber herkese gelir, onu okuyabilen hücre yanıt verir. Aynı hormon iki farklı hedef hücrede farklı sonuçlar da doğurabilir, çünkü bağlanmadan sonra hücrenin içinde başlayan olaylar hücreden hücreye değişir. Adrenalin kalpte atışı hızlandırırken karaciğerde glikojenin yıkılmasını uyarır ve kana glikoz geçer.

Kimyasal yapı reseptörün yerini belirler

Hormonları kimyasal yapılarına göre iki büyük grupta toplamak, onların hedef hücreye nasıl etki ettiğini anlamanın en kısa yoludur. «Hücre zarının yapısı» dersinden hatırlarız: zarın ortası fosfolipitlerin yağsı kuyruklarından oluşur; yağda çözünen küçük moleküller bu tabakadan geçebilir, büyük ve suda çözünen moleküller geçemez.

Protein ve peptit yapılı hormonlar amino asit zincirlerinden kurulur; insülin ve glukagon bu gruptandır. Bunlar suda çözünür, kanda serbestçe taşınır, ama zarın lipit tabakasından geçemez. Bu yüzden reseptörleri hedef hücrenin zarında, dışa bakan yüzdedir. Hormon dışarıda kalır; zardaki reseptöre bağlanması, hücrenin içinde çoğu zaman ikinci haberci adı verilen bir molekülün (örneğin cAMP) oluşmasını tetikler ve hücre içindeki asıl değişimi bu ikinci haberci başlatır. Adrenalin gibi tek bir amino asitten türetilen ve suda çözünen amino asit türevi hormonlar da aynı yolu izler.

Steroit yapılı hormonlar kolesterolden türetilir; Nuran'ın tahlil kâğıdındaki kolesterol satırı bu yüzden yalnız damar sağlığıyla ilgili değildir. Bu hormonlar «Yağlar» dersinde gördüğümüz halkalı lipitlerdir. Eşey hormonları ve kortizol bu gruba girer. Yağda çözündükleri için zarın lipit tabakasından geçerler ve reseptörleri hücrenin içindedir: sitoplazmada ya da çekirdekte. Hormon ile reseptörün oluşturduğu birim çekirdekte belirli genlerin etkinliğini değiştirir; hücre yeni proteinler yapmaya başlar ya da bazılarının yapımını azaltır. Gen etkinliği ve protein sentezi zaman aldığından steroit hormonların etkisi genellikle daha geç başlar.

Bu iki gruplama bir kısayoldur, kural değil. Amino asit türevlerinin hepsi adrenalin gibi davranmaz. Tiroit bezinin hormonu tiroksin de bir amino asitten türetilmiştir, ama hücrenin içine girer ve reseptörü hücrenin içindedir. Soru «amino asit türevi» dediğinde reseptörün yerini sınıfın adından değil, hormonun hücreye girip giremediğinden çıkarmak gerekir.

Az miktar, geç başlangıç, uzun etki

Hormonlar kanda çok düşük derişimlerde bulunur ve yine de belirgin etkiler doğurur. Bunun bir nedeni, tek bir hormon-reseptör bağlanmasının hücre içinde zincirleme bir dizi olayı başlatmasıdır; zincirin her halkası bir sonrakini çoğaltarak etkiyi büyütür. Aynı nedenle salgıdaki küçük bir sapma bile vücutta belirgin bir değişim olarak görülebilir.

Hormonal yanıt sinirsel yanıttan daha geç başlar. Hormon önce kana geçmeli, kanla taşınmalı, hedef dokuda kılcal damardan çıkmalı ve reseptörünü bulmalıdır; steroitlerde buna gen etkinliğinin değişmesi de eklenir. Buna karşılık etki daha uzun sürer, çünkü hormon kanda bir süre dolaşmaya devam eder ve başlattığı değişimler, özellikle yeni yapılan proteinler, hücrede kalır.

Sinirsel ve hormonal düzenleme

Tablonun son satırı iki sistemi birbirine yaklaştırır. İkisi de haberi kimyasal bir molekülle ve bir reseptörle iletir; ayrıldıkları yer haberciyi hedefe götüren yoldur. Bazı moleküller iki işi birden görür: adrenalin ve noradrenalin sinapslarda nörotransmitter olarak çalışırken kana verildiklerinde hormon gibi davranır. Tehlike anında kalbin hemen hızlanması sinirsel yoldan gelir; tehlike geçtikten sonra da çarpıntının bir süre sürmesi kana verilmiş adrenalinin işidir.

Geri bildirim: salgıyı sonuç yönetir

Bir bez hormonunu durmadan aynı hızda salgılasaydı, hormon kanda birikir ve etkisi kontrolden çıkardı. Bunu önleyen mekanizma geri bildirimdir: salgının doğurduğu sonuç, salgının kendisini etkiler.

Negatif geri bildirimde sonuç kendisini doğuran etkinliği frenler. Odanın termostatı buna iyi bir benzetmedir: oda ısınınca kombi durur, soğuyunca yeniden çalışır. Vücutta da kan şekeri yükseldiğinde pankreastan kana insülin verilir; insülin kan şekerini düşürdükçe insülin salgısı da azalır. Hormonal düzenlemenin büyük kısmı bu mantıkla çalışır ve bir değeri belli bir aralıkta tutar.

Pozitif geri bildirimde ise sonuç kendisini doğuran etkinliği güçlendirir ve süreç dışarıdan bir olayla bitene kadar büyür. Ders kitabının örneği doğumdur. Bebeğin rahim boynuna baskısı sinirsel yoldan beyne ulaşır ve kana oksitosin verilir; oksitosin rahim kasılmalarını güçlendirir, güçlenen kasılmalar baskıyı artırır, artan baskı daha fazla oksitosin salgılatır. Döngü bebeğin doğmasıyla, yani baskının ortadan kalkmasıyla sona erer. Pozitif geri bildirim bir değeri dengede tutmaz; bir süreci tamamlanmaya doğru iter. Bu yüzden vücutta seyrek ve kısa sürelidir.

Hormonun ömrü: karaciğer ve böbrek

Kana verilen hormon sonsuza kadar dolaşmaz. Hormonların büyük kısmı karaciğerde kimyasal olarak değiştirilerek etkisiz hâle getirilir; ortaya çıkan ürünler ve kandaki bir miktar hormon böbreklerle idrara geçerek atılır. Bu sürekli temizlik, kandaki hormon düzeyinin salgıyı izlemesini sağlar: salgı azaldığında hormon düzeyi de düşer. Karaciğerin bu işi yavaşlasaydı hormon kanda daha uzun kalır, etkisi de uzardı.

Homeostazinin iki eli

Kan şekeri, vücut sıcaklığı, su ve tuz dengesi, kandaki kalsiyum düzeyi, metabolizma hızı: bunların her biri dar bir aralıkta tutulmalıdır. İç ortamın bu kararlılığına homeostazi denir ve onu sinirler ile hormonlar birlikte korur. Sinir sistemi ani değişikliklere saniyeler içinde yanıt verir; endokrin sistem ayarı uzun süre yerinde tutar.

İki sistem birbirinden kopuk da çalışmaz. Ara beynin küçük bir parçası olan hipotalamusla «Merkezi sinir sistemi: beyin» adlı derste tanışmıştık: iç ortamın ısısını, yeme isteğini ve su gereksinimini izler, hipofiz beziyle doğrudan bağlantılıdır. İki haberleşme ağının buluştuğu yer burasıdır. Sıradaki ders, sinirsel bir uyarıyı kana karışan bir habere dönüştüren hipotalamus hücrelerini, hipofizin bu merkeze iki ayrı yolla bağlanan iki bölümünü ve hipotalamustan hedef beze uzanan zincirin kendi son ürünüyle nasıl frenlendiğini ele alıyor.

Örnek 1 — Salgının gittiği yer

Soru: Bir bezin iç salgı bezi olduğunu gösteren gözlem hangisidir?

• A) Salgısının bir kanalla ağız boşluğuna akması
• B) Salgısını deri yüzeyine bırakması
• C) Salgısının sindirim enzimlerinden oluşması
• D) Kanalı bulunmaması ve salgısını çevresindeki kılcal damarlara vermesi
• E) Salgısının yalnız yakınındaki hücreleri etkilemesi

Çözüm: İç salgı bezini tanımlayan, kanalsız olması ve ürününü doğrudan kana vermesidir. A ve B dış salgı bezlerinin, C pankreasın dış salgı kısmının özelliğidir; E ise kanla uzak hedeflere taşınan hormonun tersini anlatır. Cevap: D.

Örnek 2 — Reseptör nerede?

Soru: Varsayımsal bir deneyde yağda çözünen, kolesterolden türetilmiş bir hormon hedef hücrelere veriliyor; hücrelerin zar yüzeyindeki bütün proteinler önceden işlevsiz hâle getirilmiş. Hormonun etkisi için en olası sonuç hangisidir?

• A) Etki ortaya çıkabilir, çünkü hormon zardan geçip hücre içindeki reseptörüne bağlanır.
• B) Etki ortaya çıkmaz, çünkü bütün hormonların reseptörü zardadır.
• C) Hormon hücreye girer ama çekirdeğe hiçbir etkisi olmaz.
• D) Hormon ikinci haberci olmadan çalışamaz.
• E) Hormon kanla taşınamaz hâle gelir.

Çözüm: Kolesterolden türetilen hormon steroittir; lipit tabakasından geçer ve reseptörü sitoplazmada ya da çekirdektedir. Zar proteinlerinin devre dışı kalması onun yolunu kesmez. B genellemesi yanlıştır, C steroitlerin gen etkinliğini değiştirmesini yok sayar, D zar reseptörlü hormonların yolunu steroite yükler, E deneyin değiştirmediği bir şeyi söyler. Cevap: A.

Örnek 3 — Hangi yol?

Soru: Ergenlik boyunca birkaç yıla yayılan boy uzaması ile gözüne toz kaçınca göz kapağının anında kapanması karşılaştırılıyor. Hangisi doğrudur?

• A) İkisi de kanla taşınan habercilerle yürür.
• B) Boy uzaması sinirsel, göz kırpma hormonal bir yanıttır.
• C) Göz kırpma hormonal, boy uzaması sinirsel bir yanıttır.
• D) İkisi de yalnız sinirsel yoldan, impulsla gerçekleşir.
• E) Göz kırpma hızlı ve kısa süren sinirsel bir yanıt, boy uzaması yavaş ve uzun süren hormonal bir düzenlemedir.

Çözüm: Anında başlayıp hemen biten, belirli bir kas grubunu çalıştıran yanıt sinirseldir. Yıllara yayılan, kemiklerden kaslara pek çok dokuyu kapsayan büyüme ise kanla taşınan hormonların işidir. Tablonun hız, süre ve etki alanı satırları aynı sonucu verir. Cevap: E.

Örnek 4 — Döngünün yönü

Soru: Varsayımsal bir bezin hormonu kanda yükseldikçe bezin salgısı artıyor, artan salgı hormon düzeyini daha da yükseltiyor ve süreç dışarıdan gelen bir olayla son buluyor. Bu düzenleme için hangisi söylenebilir?

• A) Bir değeri dar aralıkta tutan negatif geri bildirimdir.
• B) Süreci tamamlanmaya doğru iten pozitif geri bildirimdir.
• C) Hormonun karaciğerde etkisizleştirilmesidir.
• D) Bir refleks yayıdır.
• E) Dış salgı bezinin çalışma biçimidir.

Çözüm: Sonucun kendi nedenini güçlendirmesi ve döngünün dış bir olayla bitmesi pozitif geri bildirimin işaretidir; doğumdaki oksitosin döngüsü bu kalıba uyar. Negatif geri bildirimde yükselen düzey salgıyı frenlerdi. Cevap: B.

• Kana verilen hormonun her hücreyi etkilediğini sanmak. Kan hormonu her yere taşır; yanıtı yalnız uygun reseptörü taşıyan hedef hücreler verir.
• Kimyasal sınıftan reseptör yerini ezbere çıkarmak. Adrenalin zar reseptörüyle çalışır, ama yine amino asit türevi olan tiroksin hücreye girer; belirleyici olan hormonun hücreye girip giremediğidir.
• Karma bezi «iki hormon salgılayan bez» sanmak. Karma bez hem kanala (dış salgı) hem kana (iç salgı) ürün veren bezdir; pankreas ve eşey bezleri bu yüzden karmadır.
• Geri bildirimin yönünü ters kurmak. Yükselen düzey salgıyı azaltıyorsa negatif, artırıyorsa pozitif geri bildirimdir; doğum sancısı pozitif örnektir.
• Hormonal düzenlemenin kimyasal habercisi olduğunu, sinirselinin olmadığını düşünmek. Sinapsta da kimyasal haberci kullanılır; fark haberciyi taşıyan yoldadır.