Mistä tulivat elämän säätelyjärjestelmät?

Ihminen on täynnä säätelyjärjestelmiä. Kehon lämpötila on pidettävä hyvin tarkoissa rajoissa. Samoin verenpaine, sydämen lyöntitiheys ja kymmenien eri aineiden pitoisuus veressä. Pienikin poikkeama voi aiheuttaa välittömän kuoleman. Säätelyjärjestelmät ovat osittain päällekkäisiä ja niissä on monimutkaisia takaisinkytkentätoimintoja.
Esimerkkinä kilpirauhanen
Kilpirauhanen säätelee kasvua ja aineenvaihduntaa kilpirauhashormonien avulla. Se erittää myös kalsitoniinia, joka osallistuu kalsiumin ja fosforin pitoisuuksien säätelyyn, mutta hormonin tarkkaa merkitystä ei tunneta. Kilpirauhasen takapinnalla sijaitsee neljä lisäkilpirauhashormonia tuottavaa lisäkilpisrauhasta.
Aivolisäke tuottaa talvella enemmän kilpirauhasen toimintaa kiihdyttävää tyreotropiinia, koska talvella tarvitaan enemmän kilpirauhashormonia. Tyreotropiini on aivolisäkkeen erittämä hormoni, joka säätelee kilpirauhasen toimintaa. Tyreotropiini on välttämätön kilpirauhashormonin eli tyroksiinin tuotannolle. Mikä sitten määrää tuotetun tyreotropiinin määrän. Siihenkin tarvitaan hormoni, jota hypotalamus puolestaan erittää.
Tyreotropiinia vapauttava hormoni on hormoneista pienin. Se rakentuu vain kolmesta aminohaposta ja sitä tuottaa tietty hermosolujen ryhmä. Hormonin elinaika on vain muutamia minuutteja ja verivirta kuljettaa sen aivolisäkkeeseen, missä se puretaan.
Avain-lukko periaate kaikkialla
Hormonit kuljettavat koodattuja täsmäviestejä, jotka menevät kohteeseensa kuin avain lukkoon. Nämä lukot ovat sokereista ja proteiineista rakennettuja monimutkaisia vastaanottajamolekyylejä, jotka käynnistävät erilaisia tapahtumia rauhasten erikoistuneissa soluissa.
Mistä hypotalamus saa ohjeensa?
Kyseessä on monimutkainen viestintäketju, missä elimistön aistinjärjestelmät tuottavat tietoa ympäristössä tapahtuvista muutoksista 24/7. Tieto tavallaan kryptataan ja dekoodataan kohteessa, joka on ohjelmoitu suorittamaan tarkoituksenmukaiset muutokset. Kun ne on tehty, takaisinkytkentäjärjestelmä viestii hypotalamukselle, että tyreotropiinin vapauttamista voi vähentää.
Kilpirauhanen on monimutkainen kokonaisuus
Se koostuu pallomaisista rakkuloista, joita reunustavat kuutio- tai lieriöepiteeliset follikulaarisolut, jotka pystyvät väkevöimään itseensä jodi-ioneita verestä käytettäväksi kilpirauhashormonien tuotannossa. Follikulaarisolujen ulkopinnalla on natrium-jodi-symporttereita, jotka siirtävät jodi-ioneja soluun erityismenetelmällä. Kalsitonin tuotanto puolestaan käynnistyy kilpirauhasen erityisissä C-soluissa silloin kun veren kalsiumtaso nousee. Kalsitoniini vaikuttaa munuaisissa tarkalleen oikeassa kohdassa oleviin täsmäsoluihin, jotka vähentävät kalsiumin ja fosfaatin takaisinottoa soluista. Veren kalsiumin määrän liiallinen nousu pysäyttäisi sydämen.
Hormonituotanto on monipuolista
Kilpirauhasen pääasiallinen tehtävä on tuottaa trijodityroniinia, levotyroksiinia ja kalsitoniinia sekä edellä mainittujen esiasteet monojodityrosiini (T1-hormoni) ja dijodityrosiini (T2-hormoni). Jälkimmäiset muuntuvat elimistössä 3,5-dijodityroniiniksi, 3,3´-dijodityroniiniksi, 3´,5´-dijodityroniiniksi, 3-monojodityroniiniksi, 3´-monojodityroniiniksi ja jodivapaaksi L-tyroniiniksi eli T0-hormoniksi. Maksa, munuaiset ja muut kudokset tuottavat suurimman osan elimistön tarvitsemasta T3-hormonista dejodinoimalla kilpirauhasen tuottamaa tyroksiinia.
Kilpirauhasen vaikutus elintoimintoihin
Verenkiertoon siirtynyt trijodityroniini (T3-hormoni) päätyy kehon kudoksiin, joissa se säätelee niiden solujen aineenvaihduntaa. Elimistölle käyttökelpoinen trijodityroniini säätelee kasvua, energiankäyttöä, lämmöntuottoa ja lisääntymistä sekä suoliston immuunivasteita. Lisäksi se vaikuttaa vitamiinien, valkuaisaineiden, hiilihydraattien, rasvojen, elektrolyyttien ja veden käyttöön. Kilpirauhashormonit saattavat myös muuttaa muiden hormonien ja lääkkeiden vaikutusta.
Kilpirauhasen vajaatoiminta voi vähentää kehon aineenvaihduntaa 40–50 prosenttia, ja liikatoiminta voi nostaa aineenvaihduntanopeuden jopa 60–100 prosenttia normaalin yläpuolelle. Ihmislapsilla tyroksiinin puutos aiheuttaa heikkoa kasvua, ja aivojen kehitys voi heikentyä vakavasti. Tästä seuraavaa tilaa kutsutaan kretinismiksi. Monissa kehittyneissä maissa vastasyntyneiden lasten tyroksiinin tuotanto testataan rutiininomaisesti. Tyroksiinin puutteesta kärsiviä lapsia voidaan helposti hoitaa synteettisellä tyroksiinilla niin että he voivat kasvaa ja kehittyä normaalisti.
Ympäristön vaikutus kilpirauhasen toimintaan
Kilpirauhanen voi suurentua huomattavasti alueilla, joilla ravinnosta puuttuu tyroksiinin tuotannossa tarvittavaa jodia, ja endeemisen struuman aiheuttama turvonnut kaula voi olla hyvinkin yleinen. Jodisuola on halpa ja helppo keino lisätä jodia ruokavalioon. Myös kalat sisältävät jodia. Suomessa elintarviketeollisuus käyttää nykyisin jodipitoista suolaa, joten jodin puutetta ei enää esiinny yleisesti. Vegaaneilla jodin saanti ravinnosta on niukkaa ja riittämätöntä, ja si