1. Bản chất hoá học và phân loại hormon vỏ thượng thận
Các hormon vỏ thượng thận đều là hợp chất steroid. Chúng đều có một nhân chung là nhân sterol hay cyclopentanoperhydrophenanthren. Nhân này gồm ba vòng sáu cạnh và một vòng năm cạnh.
Hormon vỏ thượng thận được chia làm hai nhóm:
- Nhóm 19 carbon có nhân cơ bản là androstan. Các hormon sinh dục có nguồn gốc từ vỏ thượng thận thuộc nhóm này.
- Nhóm 21 carbon có nhân cơ bản là pregnan bao gồm các hormon vỏ chuyển hoá đường và chuyển hoá muối nước.
Hơn 30 loại hormon được tách chiết từ tuyến vỏ thượng thận. Tất cả các hormon này đều được tổng hợp từ những mẩu acetat theo con đường cholesterol, qua chặng trung gian là pregnenolon và progesteron và từ đó được hydrat hoá ở vị trí C11, C17, C21 để tạo thành các hormon.
Dựa vào cấu tạo và tác dụng chính, các hormon vỏ thượng thận được phân chia thành ba nhóm trong đó hai nhóm đóng vai trò quan trọng là nhóm hormon vỏ chuyển hoá đường mà quan trọng nhất là cortisol và nhóm hormon vỏ chuyển hoá muối nước đại diện là aldosteron.
- Nhóm hormon vỏ chuyển hoá đường gồm:
+ Cortisol: Tác dụng rất mạnh, chiếm 95% tổng hoạt tính.
+ Corticosterol: Tác dụng yếu hơn cortisol, chiếm 4% tổng hoạt tính.
+ Cortison: Là hormon tổng hợp, tác dụng cũng mạnh gần như cortisol.
+ Prednisolon: Là hormon tổng hợp, tác dụng mạnh gấp bốn lần cortisol.
+ Dexamethason: Là hormon tổng hợp, tác dụng mạnh gấp 30 lần cortisol.
- Nhóm hormon vỏ chuyển hoá muối nước gồm:
+ Aldosteron: Tác dụng rất mạnh, chiếm 90% tổng hoạt tính của nhóm.
+ Desoxycorticosteron: Hoạt tính yếu và lượng bài tiết rất ít.
+ Corticosteron: Có tác dụng chuyển hoá muối nước yếu.
+ Cortisol: Được bài tiết một lượng lớn nhưng tác dụng lên chuyển hoá muối nước rất yếu.
+ Cortison: Là hormon tổng hợp, tác dụng lên chuyển hoá muối nước yếu.
- Nhóm hormon sinh dục: Androgen.
Hình 13.13. Cấu tạo tuyến thượng thận
2. Vận chuyển và thoái hoá hormon vỏ thượng thận
Trong máu cortisol gắn chủ yếu với globulin, phức hợp này thường được gọi là transcortin. Chỉ một lượng nhỏ gắn với albumin. 94% lượng cortisol trong máu nằm dưới dạng kết hợp, chỉ 6% ở dạng tự do.
Khác với cortisol, androgen chỉ gắn lỏng lẻo với protein huyết tương và khoảng 50% ở dạng tự do.
Ở mô đích cortisol tác dụng và bị phá huỷ trong vòng 1-2 giờ còn aldosteron thì trong khoảng 30 phút.
Nồng độ aldosteron trong máu bình thường khoảng 6 ng/dl, mức bài tiết trong 24 giờ là 150 - 250 mg. Nồng độ cortisol khoảng 12 mg/dl và mức bài tiết trung bình là 15 - 20 mg/ngày. Trên người Việt Nam trưởng thành nồng độ cortisol khoảng 150 - 600 nmol/l.
3. Tác dụng và điều hoà bài tiết cortisol
3.1. Tác dụng lên chuyển hoá carbohydrat
- Tăng tạo đường mới ở gan (tạo glucose từ nguồn nguyên liệu là protein và các chất khác). Mức tăng tạo đường mới dưới tác dụng của cortisol có thể tăng từ 6-10 lần. Tác dụng này là kết quả của hai tác dụng do cortisol gây ra:
+ Cortisol làm tăng tất cả các enzym tham gia trong quá trình chuyển hoá acid amin thành glucose ở gan.
+ Cortisol làm tăng huy động acid amin từ các mô ngoài gan mà chủ yếu từ cơ vào huyết tương rồi vào gan, do vậy thúc đẩy quá trình tạo glucose ở gan. Kết quả là làm tăng dự trữ glucose ở gan.
- Giảm tiêu thụ glucose ở tế bào: Cortisol làm giảm nhẹ mức tiêu thụ glucose của tế bào khắp mọi nơi trong cơ thể. Cơ chế của hiện tượng này cho đến nay vẫn chưa rõ.
Do một mặt làm tăng tạo đường mới, một mặt là giảm tiêu thụ glucose ở tế bào nên cortisol có tác dụng làm tăng đường huyết và có thể gây ra đái tháo đường.
3.2. Tác dụng lên chuyển hoá protein
- Giảm protein của tế bào: Một trong những tác dụng chính của cortisol lên hệ thống chuyển hoá của cơ thể đó là giảm dự trữ protein của tất cả các tế bào trong cơ thể trừ tế bào gan. Tác dụng này là do cortisol một mặt làm tăng thoái hoá protein ở tế bào, mặt khác làm giảm sinh tổng hợp protein.
- Tăng vận chuyển acid amin vào tế bào gan đồng thời làm tăng hàm lượng enzym tham gia vào quá trình sinh tổng hợp protein ở gan do đó cortisol làm tăng sử dụng acid amin ở tế bào gan cho quá trình sinh tổng hợp protein và tạo đường mới.
- Tăng nồng độ acid amin huyết tương đồng thời làm giảm vận chuyển acid amin vào tế bào trừ gan.
3.3. Tác dụng lên chuyển hoá lipid
- Tăng thoái hoá lipid ở các mô mỡ do đó làm tăng nồng độ acid béo tự do trong huyết tương.
- Tăng oxy hoá acid béo tự do ở tế bào để tạo năng lượng.
Mặc dù tác dụng của cortisol là làm tăng thoái hóa lipid nhưng khi cortisol được bài tiết quá nhiều thì lại có tác dụng làm tăng lắng đọng mỡ và rối loạn phân bố mỡ trong cơ thể. Trong những trường hợp này mỡ thường ứ đọng ở mặt, vùng ngực, bụng. Cơ chế cho đến nay vẫn chưa rõ, người ta cho rằng có lẽ do cortisol một mặt làm tăng sự ngon miệng mặt khác tăng bài tiết insulin.
3.4. Tác dụng chống stress
Trong tình trạng stress, ngay lập tức nồng độ ACTH tăng trong máu, sau đó vài phút sự bài tiết cortisol cũng tăng lên nhờ đó mà có thể chống lại được các stress và đây là tác dụng có tính sinh mạng.
Những loại stress có tác dụng làm tăng nồng độ cortisol thường gặp là chấn thương, nhiễm khuẩn cấp, quá nóng hoặc quá lạnh, phẫu thuật, tiêm các chất gây hoại tử dưới da, hầu hết các bệnh gây suy nhược (debilitating), sự căng thẳng thần kinh quá mức.
Cơ chế chống stress của cortisol vẫn chưa rõ. Người ta cho rằng có lẽ cortisol huy động nhanh chóng nguồn acid amin và mỡ dự trữ để cung cấp năng lượng và nguyên liệu cho việc tổng hợp các chất khác bao gồm glucose là chất rất cần cho mọi tế bào hoặc một số hợp chất như purin, pyrimidin, creatin phosphat là những chất rất cần cho sự duy trì đời sống tế bào và sinh sản các tế bào mới.
Một giả thuyết khác lại cho rằng cortisol làm tăng vận chuyển nhanh dịch vào hệ thống mạch nên giúp cơ thể chống lại tình trạng shock.
3.5. Tác dụng chống viêm
Cortisol có tác dụng làm giảm tất cả các giai đoạn của quá trình viêm do đó có tác dụng chống viêm mạnh và trên lâm sàng tác dụng này được ứng dụng nhiều. Tác dụng chống viêm của cortisol được giải thích bằng hai cơ chế sau:
- Cortisol làm vững bền màng lysosom do đó lysosom khó phồng căng và khó vỡ. Hầu hết các enzym phân giải protein được giải phóng ra từ mô viêm và làm tăng phản ứng viêm đều được dự trữ trong các lysosom. Một khi lysosom khó vỡ thì những sản phẩm trên sẽ không được bài tiết.
- Cortisol ức chế enzym phospholipase A2 là enzym tham gia trong quá trình tổng hợp prostaglandin, leukotrien do vậy làm giảm phản ứng viêm bởi chính hai hợp chất này gây ra giãn mạch, tăng nhiệt độ, tăng tính thấm của mao mạch.
3.6. Tác dụng chống dị ứng
Khi có dị nguyên xâm nhập vào cơ thể (các dị nguyên này là các kháng nguyên có khả năng phản ứng đặc hiệu với một loại kháng thể là IgE), phản ứng kết hợp giữa dị nguyên và kháng thể xảy ra và kéo theo một chuỗi các phản ứng dị ứng.
Một đặc tính đặc biệt của IgE là có khả năng gắn mạnh với dưỡng bào (mastocytes) và bạch cầu ưa kiềm. Khi dị nguyên phản ứng với kháng thể IgE, phức hợp này sẽ gắn vào bề mặt của dưỡng bào hoặc bạch cầu ưa kiềm và ngay lập tức làm thay đổi tính thấm của màng tế bào dưỡng bào và bạch cầu ưa kiềm làm cho tế bào này vỡ và giải phóng các chất có tác dụng giãn mạch, tăng tính thấm của mao mạch như histamin.
Cortisol không làm ảnh hưởng đến phản ứng kết hợp giữa dị nguyên và kháng thể nhưng có tác dụng ức chế giải phóng histamin và do vậy làm giảm hiện tượng dị ứng. Trên lâm sàng, cortisol thường được dùng cho các trường hợp bị dị ứng do choáng phản vệ.
3.7. Tác dụng lên tế bào máu và hệ thống miễn dịch
- Làm giảm bạch cầu ưa toan và bạch cầu lympho.
- Làm giảm kích thước các mô lympho trong cơ thể như giảm kích thước hạch, tuyến ức.
- Làm giảm sản xuất lympho T và kháng thể do vậy nếu dùng cortisol kéo dài sẽ gây nhiễm khuẩn, ngược lại dùng cortisol sẽ làm giảm hiện tượng loại bỏ mảnh ghép trong trường hợp ghép tim, thận và các mô khác.
- Làm tăng sản sinh hồng cầu.
3.8. Các tác dụng khác
- Tăng bài tiết HCl của dịch vị do vậy dùng cortisol kéo dài có thể gây viêm loét dạ dày.
- Nồng độ cortisol tăng có thể làm tăng áp lực nhãn cầu.
- Khi nồng độ cortisol tăng nó sẽ ức chế hình thành xương bằng cách giảm quá trình tăng sinh tế bào, giảm sinh tổng hợp RNA, protein, collagen của xương.
4. Tác dụng và điều hoà bài tiết aldosteron
4.1. Tác dụng
Thiếu toàn bộ hormon vỏ thượng thận sẽ dẫn tới chết trong vòng vài ngày đến vài tuần trừ phi người đó được tiếp muối liên tục hoặc tiêm hormon vỏ chuyển hoá muối nước. Đây là tác dụng có tính sinh mạng của aldosteron.
- Tăng tái hấp thu ion natri và tăng bài xuất ion kali ở tế bào ống thận.
Aldosteron khi đến tế bào ống thận đặc biệt là tế bào ống lượn xa và ống góp sẽ hoạt hoá hệ gen ở nhân tế bào và làm tăng tổng hợp các enzym và các protein vận tải. Một trong những enzym tăng một cách đặc biệt đó là Na+ , K+ - ATPase. Enzym này là thành phần chủ yếu của bơm Na+ - K+ ở màng đáy- bên của tế bào ống thận do đó làm tăng tái hấp thu ion natri và tăng bài xuất ion kali.
Chính vì cơ chế tác dụng như đã trình bày ở trên nên aldosteron không gây ra tác dụng ngay tức khắc mà thường phải sau 30 phút các ARN thông tin mới được tổng hợp và sau 45 phút mức vận chuyển ion natri mới tăng và phải sau nhiều giờ mới đạt hiệu quả tối đa.
- Tác dụng lên thể tích dịch ngoại bào và huyết áp động mạch.
Nếu nồng độ aldosteron tăng cao có thể làm tăng thể tích dịch ngoại bào từ 5-15% và tăng huyết áp động mạch từ 15-25 mmHg.
Ngược lại khi nồng độ aldosteron giảm xuống bằng không, một lượng lớn ion natri sẽ bị mất qua đường nước tiểu, không chỉ thế mà cả thể tích dịch ngoại bào cũng giảm. Mặt khác khi thiếu aldosteron, nồng độ ion kali trong dịch ngoại bào sẽ tăng cao. Khi kali tăng từ 60-100% trên mức bình thường thì sẽ gây ngộ độc tim, cơ tim không co được do đó không bơm được máu.
- Tác dụng của aldosteron đối với tế bào ống tuyến mồ hôi và ống tuyến nước bọt.
Trên tế bào ống tuyến mồ hôi và ống tuyến nước bọt, aldosteron cũng làm tăng tái hấp thu ion natri và tăng bài xuất ion kali. Tác dụng này đặc biệt quan trọng khi cơ thể làm việc trong môi trường nóng. Nhờ có aldosteron mà việc mất muối qua con đường bay mồ hôi sẽ giảm bớt.
4.2. Điều hoà bài tiết
Ba yếu tố chủ yếu tham gia điều hoà bài tiết aldosteron là:
- Tăng nồng độ ion kali trong dịch ngoại bào sẽ làm tăng bài tiết aldosteron.
- Tăng hoạt động của hệ thống renin-angiotensin trong trường hợp mất máu cũng làm tăng bài tiết aldosteron.
- Tăng nồng độ ion natri trong dịch ngoại bào làm giảm nhẹ aldosteron.
Trong ba yếu tố trên thì nồng độ ion kali và hệ thống renin-angiotensin có hiệu lực mạnh trong điều hoà bài tiết aldosteron. Nồng độ ion kali chỉ cần tăng nhẹ hoặc lưu lượng máu qua thận giảm đều tăng bài tiết aldosteron lên nhiều lần so với bình thường.
5. Tác dụng của androgen
- Ở nam giới: Với chức năng bình thường của tuyến sinh dục thì testosteron và dihydrotestosteron có nguồn gốc vỏ thượng thận chỉ chiếm một lượng nhỏ trong tổng lượng hormon sinh dục nam do vậy tác dụng sinh học của nó không đáng kể.
Ở nam trưởng thành, sự bài tiết quá mức của androgen vỏ thượng thận không gây ra biểu hiện lâm sàng, nhưng ở trẻ con nó sẽ làm dương vật to trước tuổi trưởng thành, làm phát triển các đặc tính sinh dục thứ phát trước tuổi dậy thì.
- Ở nữ giới: Trong trường hợp chức năng của tuyến sinh dục nữ bình thường lượng androgen bình thường do tuyến vỏ thượng thận bài tiết sẽ không gây biểu hiện bất thường. Tuy nhiên nếu tuyến vỏ thượng thận bài tiết quá nhiều androgen như trong hội chứng Cushing, u tuyến thượng thận hoặc tăng sản thượng thận bẩm sinh thì sẽ gây hiện tượng nam hoá.
