Nadnercza (gruczoły nadnerczowe) to parzyste gruczoły wydzielania wewnętrznego zlokalizowane tuż nad górnymi biegunami nerek. W ich budowie można wyróżnić wewnętrzną część rdzeniową, która otoczona jest przez część zewnętrzną – korę nadnerczy. Rdzeń nadnerczy odpowiedzialny jest za produkcję katecholamin: noradrenaliny i adrenaliny oraz śladowych ilości dopaminy. Hormony tej części odgrywają znaczącą rolę w odpowiedzi na stres i czynniki zagrażające życiu. W korze nadnerczy dochodzi natomiast do syntezy i uwalniania glikokortykosteroidów oraz mineralokortykosteroidów, a także niewielkich ilości hormonów płciowych – androgenów i estrogenów. Glikokortykosteroidy, czyli kortyzol i kortykosteron, biorą udział w metabolizmie węglowodanów, białek i lipidów. Z kolei hormony należące do grupy mineralokortykosteroidów, głównie aldosteron, odpowiadają za gospodarkę wodno-elektrolitową. Czynność wydzielnicza kory nadnerczy podlega kontroli hormonu adrenokortykotropowego (ACTH, ang. adrenocorticotropin) uwalnianego z przedniego płata przysadki mózgowej. Zakłócenia w wydzielaniu hormonów nadnerczowych prowadzą do poważnych zaburzeń w całym organizmie.
1. Budowa nadnercza
1.1. Kora
Kora to zewnętrzna część nadnercza. Stanowi około 80% całego narządu. Podzielona jest na trzy warstwy. Najbardziej zewnętrzna to warstwa kłębkowata. To tam wydzielane są mineralokortykosteroidy. Zwoje komórek tworzących tę część przechodzą w kolejną warstwę – pasmowatą. Stanowi ona aż 50% masy kory nadnercza. To tam głównie produkowane są glikokortykoidy. Ostatnia, wewnętrzna warstwa to warstwa siatkowata, która odpowiada za wytwarzanie androgenów.
Hormony kory nadnerczy wydzielane są głównie pod wpływem ACTH. Ich poziom regulowany jest na zasadzie ujemnego sprzężenia zwrotnego poprzez ich oddziaływanie na podwzgórze i przysadkę mózgową. Pozwala to zachować poziom steroidów nadnerczowych na odpowiednim poziomie. Ten system oddziaływania nazywany jest osią podwzgórze-przysadka-nadnercza (HPA, ang. hypothalamus-pituitary-adrenal axis).
1.2.Rdzeń
Rdzeń nadnerczy stanowi strukturę znajdującą się na pograniczu układu nerwowego i endokrynnego. Zbudowany jest z przekształconych neuronów zazwojowych układu współczulnego (sympatycznego), które nie posiadają aksonów. Rdzeń nadnerczy, jak i sympatyczny układ nerwowy wydzielają te same hormony, jednak w innych proporcjach. Aż 80% hormonów uwalnianych z rdzenia nadnerczy stanowi adrenalina. Z zakończeń włókien zazwojowych układu współczulnego wydzielana jest natomiast głównie noradrenalina oraz niewielkie ilości adrenaliny i dopaminy, pełniące rolę neuroprzekaźników. Katecholaminy produkowane w nadnerczach uwalniane są bezpośrednio do krwioobiegu, z kolei te wydzielane na zakończeniach nerwowych układu autonomicznego – do przestrzeni synaptycznej.
Komórki rdzenia nadnerczy, powstałe w wyniku przekształcenia neuronów zazwojowych, noszą nazwę komórek chromochłonnych. W ich cytoplazmie znajdują się ziarnistości zawierające katecholaminy. Morfologicznie wyróżnia się dwa rodzaje tych komórek. Pierwszy typ to komórki większe, lecz o mniejszym zagęszczeniu ziarnistości cytoplazmatycznych. To w ich wnętrzu produkowana jest adrenalina. Drugi typ to komórki mniejsze, w których ziarnistości są bardziej zagęszczone. Wydzielają one noradrenalinę.
2. Hormony kory nadnerczy
2.1. Mineralokortykosteroidy
Głównym przedstawicielem mineralokortykoidów jest aldosteron. Odpowiada on za gospodarkę wodno-elektrolitową organizmu. Głównym miejscem jego działania są kanaliki dalsze i cewki zbiorcze nerek. Zwiększa wchłanianie zwrotne jonów sodu oraz wydzielanie jonów potasu i wodoru. Podobnie działa w gruczołach potowych, śliniankach oraz nabłonku jelit. W efekcie dochodzi do zatrzymania jonów sodowych w organizmie i do nagromadzenia wody, a tym samym – do zwiększenia objętości płynu zewnątrzkomórkowego. Ostatecznym wynikiem aktywności aldosteronu jest wzrostu ciśnienia tętniczego krwi.
Do wydzielania aldosteronu dochodzi nie tylko w wyniku działania ACTH. Głównym stymulatorem jego syntezy jest angiotensyna II. Jej stężenie we krwi wzrasta w wyniku działania reniny, uwalnianej z aparatu przykłębuszkowego nerek po znacznym spadku ciśnienia tętniczego krwi. Wydzielanie aldosteronu pobudzają również: zmniejszenie objętości krwi lub płynu zewnątrzkomórkowego, wzrost stężenia jonów potasowych (hiperkaliemia) oraz obniżenie poziomu sodu we krwi (hiponatremia).
Innym mineralokortykosteroidem jest 11-deoksykortykosteron, który razem z aldosteronem reguluje gospodarkę sodowo-potasową organizmu. Jego aktywność biologiczna jest jednak znacznie mniejsza, ponieważ w większym stopniu niż aldosteron wiąże się on z białkami osocza.
23.2. Glikokortykosteroidy
Głównymi hormonami należącymi do grupy glikokortykoidów są kortyzol i kortykosteron. U człowieka dominuje pierwszy z nich. Hormony te działają po przyłączeniu się do receptorów wewnątrzkomórkowych. Ich wydzielanie wykazuje rytm okołodobowy: wzrasta rano, a w godzinach nocnych spada.
Glikokortykosteroidy oddziałują na metabolizm węglowodanów, białek i tłuszczów. Wzmagają katabolizm białek, zwłaszcza w mięśniach szkieletowych, kościach i tkance limfatycznej. W wątrobie przyspieszają syntezę glikogenu oraz proces glukoneogenezy, zwiększając tym samym poziom glukozy we krwi. Taki sam efekt wywierają również poprzez swoje przeciwinsulinowe działanie w tkankach. Ich rolą jest też wzmaganie lipolizy w tkance tłuszczowej. Doprowadzają do wzrostu zawartości wolnych kwasów tłuszczowych we krwi. Zwiększają również retencję wody i sodu w nerkach oraz wspomagają działanie hormonów wydzielanych przez rdzeń nadnerczy. Wykazują silne działanie przeciwzapalne. Hamują przechodzenie białek osocza przez naczynia włosowate. Działają jako inhibitory wydzielania histaminy i pirogenów. Dodatkowo hamują aktywację neutrofili oraz tworzenie się blizn w miejscu nacieku zapalnego.
Stres, zarówno ten psychologiczny, jak i fizjologiczny, prowadzi do pobudzenia osi HPA. W wyniku zadziałania bodźca stresowego z rdzenia nadnerczy natychmiast wydzielona zostaje adrenalina. Około 10 minut po niej z kory uwalniany jest kortyzol. Oba hormony pomagają organizmowi radzić sobie z nagłym, silnym stresem i po pewnym czasie ich poziom wraca do podstawowego poziomu. Jeśli działanie bodźca stresowego utrzymuje się przez dłuższy czas, stężenie kortyzolu we krwi jest stale podniesione. Z tego względu został on nazwany biochemicznym markerem stresu. Jego przewlekle podwyższony poziom ma niekorzystny wpływ na organizm: prowadzi do zaburzeń w równowadze stężenia glukozy we krwi, podwyższa ciśnienie tętnicze, zmniejsza gęstość kości, powoduje gromadzenie się tkanki tłuszczowej w okolicach brzucha, zaburza działanie układu odpornościowego oraz hamuje czynność tarczycy.
2.3. Hormony płciowe
Głównymi hormonami androgenowymi produkowanymi w nadnerczach są dehydroepiandosteron (DHEA) oraz androstendion. Pobudzają one metabolizm białek oraz wzrost organizmu. Wykazują około 20% aktywności testosteronu, więc mają słabe działanie androgenne. W korze nadnerczy wytwarzane są też niewielkie ilości estrogenów – żeńskich hormonów płciowych. Wydzielanie zarówno nadnerczowych androgenów, jak i estrogenów reguluje ACTH.
2.4. Biosynteza hormonów steroidowych
Hormony kory nadnerczy należą do hormonów steroidowych i powstają z cholesterolu. W ludzkim organizmie jest on magazynowany w postaci estrów. W wyniku działania enzymu esterazy cholesterolowej uwalniany jest wolny cholesterol, który transportowany jest do mitochondriów. Tam, w reakcjach katalizowanych przez desmolazę cholesterolu (CYP11A1), ulega przemianie do pregenenolonu. W kolejnym etapie pregnenolon przechodzi do gładkiej siateczki śródplazmatycznej, gdzie jego część ulega dehydrogenacji do progesteronu. W wyniku działania 17alfa-hydroksylazy (CYP17) pozostała część prognenolonu przekształca się w 17alfa-hydroksyprognenolon, a progesteron w 17alfa-hydroksyprogensteron. CYP17 uczestniczy w dalszych przemianach tych związków odpowiednio w dehydroepiandosteron (DHEA) i androstendion. Jednak część progesteronu jest hydroksylowana przez 21beta-hydroksylazę (CYP21A2). Powstają wówczas produkty pośrednie, transportowane z powrotem do mitochondriów i tam przekształcane w kortykosteron i kortyzol z udziałem 11beta-hydroksylazy (CYP11B1). Te reakcje zachodzą w warstwie pasmowatej i siatkowatej, gdzyż tylko tam dochodzi do ekspresji enzymu CYP11B1. W warstwie kłębkowatej występuje natomiast syntaza aldosteronu (CYP11B2), dzięki której kortykosteron ulega przemianie w aldosteron.
3. Hormony rdzenia nadnerczy
3.1. Adrenalina i noradrenalina
Katecholaminy produkowane przez rdzeń nadnerczy działają poprzez dwa rodzaje receptorów adrenergicznych: alfa i beta. Zarówno adrenalina, jak i noradrenalina zwiększają pobudliwość mięśnia sercowego oraz siłę i częstość jego skurczów. Noradrenalina powoduje również skurcz naczyń krwionośnych w większości narządów. Adrenalina z kolei rozszerza naczynia krwionośne mięśni szkieletowych i wątroby. Obie wpływają na stężenie glukozy we krwi na kilka sposobów. Wywołują glikogenolizę, a w zależności od rodzaju receptora, na który oddziałują mogą zwiększać bądź hamować wydzielanie insuliny i glukagonu. Obie też wywołują szybki, niezależny od wątroby wzrost przemiany materii.
Adrenalina i noradrenalina zostają uwolnione do krwi pod wpływem acetylocholiny, będącej głównym neurotransmiterem przedzwojowych włókien współczulnych. Ich wydzielanie znacznie wzrasta w wyniku silnego pobudzenia układu nerwowego. Wywoływać je mogą na przykład silny stres emocjonalny oraz stany fizjologiczne zagrażające życiu, takie jak hipoglikemia czy zbyt niska temperatura ciała. Katecholaminy odpowiadają za reakcję „walki lub ucieczki”, ponieważ przygotowują ciało do wzmożonego wysiłku. Łatwo przenikają do tkanek, a wyniku ich działania natychmiast zwiększa się częstość i siła skurczów serca, podnosi się ciśnienie krwi, rozszerzają się oskrzela oraz dochodzi do mobilizacji zasobów energetycznych organizmu.
3.2. Synteza katecholamin
Prekursorem katecholamin wytwarzanych w nadnerczach jest aminokwas fenyloalanina. W wyniku jej hydroksylacji przez hydroksylazę fenyloalaninową powstaje inny aminokwas – tyrozyna. W kolejnym etapie jest ona również hydroksylowana, tym razem przez enzym hydroksylazę tyrozynową, co prowadzi do powstania 3,4-dihydroksyfenyloalaniny (L-DOPA). L-DOPA ulega dekarboksylacji w wyniku działania enzymu dekarboksylazy L-DOPA, a produktem tej reakcji jest dopamina. Pod wpływem beta-hydroksylazy dopaminowej przechodzi ona w noradrenalinę. Końcowym etapem jest metylacja noradrenaliny, katalizowana przez N-metylotransferazę fenyloalaninową, a ostatecznym produktem – adrenalina. Magazynowana jest ona w postaci kompleksu z białkami znajdującymi się w ziarnistościach cytoplazmatycznych komórek rdzenia nadnerczy.
4. Zaburzenia pracy nadnerczy
4.1. Zespół Cushinga
Zespół Cushinga to rzadkie schorzenie endokrynne, rozwijające się w wyniku nadmiernego wydzielania glikokortykosteroidów, któremu często towarzyszy wzrost wydzielania androgenów. Główną przyczyną zwiększonej produkcji tych hormonów są gruczolaki przysadki wydzielające ACTH. Do rozwoju tej choroby może dojść również niezależnie od wydzielania ACTH: w wyniku powstania guzów nadnerczy, przerostu nadnerczy czy przez długotrwałe podawanie glikokortykosteroidów egzogennych.
U chorych z zespołem Cushinga dochodzi do wzmożonego katabolizmu białek. W związku z tym osoby te mają cienką skórę i słabo rozwinięte mięśnie. Ich rany długo się goją, często powstają siniaki i wybroczyny. Występuje nadmierne owłosienie twarzy oraz trądzik. Włosy są cienkie i postrzępione. Chorzy mają charakterystyczną budowę ciała. Ich kończyny są szczupłe, natomiast tłuszcz gromadzi się w ścianach jamy brzusznej, na twarzy i karku. Często na brzuchu i innych częściach ciała tworzą się charakterystyczne, czerwonofioletowe rozstępy. Dodatkowo u chorych występuje: nadciśnienie tętnicze, hiperkaliemia, upośledzenie tolerancji glukozy, cukrzyca, osteoporoza oraz zaburzenia umysłowe.
4.2. Choroba Addisona
Choroba Addisona to przewlekła niedoczynność nadnerczy, skutkująca niedostatecznym wytwarzaniem hormonów części korowej. Rozwija się w wyniku zniszczenia kory na skutek autoagresji lub zakażeń wirusowych i bakteryjnych. Może być również wywołana przez nowotwory. Niedobór hormonów kory nadnerczy prowadzi do zaburzeń gospodarki wodno-elektrolitowej oraz węglowodanowej organizmu. Główne objawy choroby Addisona to: narastające osłabienie, zasłabnięcia, brak zdolności do wzmożonego wysiłku fizycznego, brunatne (cisawe) przebarwienia skóry, niskie ciśnienie krwi oraz napady hipoglikemii. W końcowym etapie dochodzi do przełomu w chorobie Addisona – ciężkiego niedociśnienia tętniczego i wstrząsu. Nawet najmniejszy stres u chorych może prowadzić do utraty przytomności.
4.3.Zespół nadnerczowo-płciowy
Niedobór któregokolwiek z enzymów biorących udział w syntezie steroidów może doprowadzić do niedostatecznego lub nadmiernego wydzielania hormonów nadnerczowych. Najczęstszą przyczyną zaburzeń wydzielania tych hormonów są mutacje w genie kodującym enzym CYP21A2. Ze względu na to, że mogą one powstawać w różnych fragmentach genu, niekorzystne objawy pojawiające się w ich wyniku mogą mieć różne nasilenie. W wyniku niedoboru lub braku CYP21A2 dochodzi do niedostatecznej produkcji kortyzolu i aldosteronu. Wówczas poziom ACTH znacznie wzrasta, a razem z nim wzrasta też synteza prekursorów steroidów, które przekształcane są w androgeny.
Dwa główne typy niedoboru CYP21A1 to typ klasyczny i nieklasyczny. Dodatkowo postać klasyczną dzieli się na typ z utratą soli, stanowiący 75% przypadków, oraz czynną wirylizację. U chłopców w okresie niemowlęctwa nie obserwuje się widocznych symptomów nadmiaru androgenów. Z tego względu postawienie diagnozy jest u nich znacznie trudniejsze i przy znacznej niedoczynności mineralokortykosteroidowej jej brak może prowadzić do wstrząsu, śpiączki, a nawet śmierci. Z czasem u chłopców może dojść do przyspieszenia dojrzewania kostnego oraz przyspieszenia izoseksulanego dojrzewania płciowego, które objawia się m.in. powiększeniem prącia i pojawieniem się owłosienia płciowego. Objawom tym nie towarzyszy powiększenie jąder. U dziewczynek już w chwili urodzenia można zaobserwować objawy wirylizacji – pojawienie się cech somatycznych męskich u płci żeńskiej, które wykształcają się w odpowiedzi na nadmiar androgenów. Często obserwuje się u nich powiększoną łechtaczkę oraz częściowo lub całkowicie zrośnięte wargi sromowe. W najgorszych przypadkach może dojść do rozwoju pełnoobjawowego obojnactwa rzekomego.
4.4. Zespół Conna
W wyniku zwiększonego wydzielania aldosteronu z jednoczesnym zahamowaniem aktywności reninowej osocza dochodzi do rozwinięcia się stanu chorobowego nazywanego zespołem Conna. Najczęściej jest on spowodowany gruczolakami warstwy kłębkowatej kory nadnercza lub jej przerostem. W obrazie klinicznym zespołu Conna występuje: nadciśnienie tętnicze (często oporne na leczenie), hipokaliemia, osłabienie mięśniowe, wielomocz, zwiększone pragnienie, bóle głowy.