สรีรวิทยาของต่อมหมวกไตส่วนนอกและฮอร์โมนสเตียรอยด์

ต่อมหมวกไตส่วนนอกเป็นบริเวณด้านนอกของต่อมหมวกไตที่ผลิตสเตียรอยด์ จากสารตั้งต้นคอเลสเตอรอลทั่วไป ต่อมนี้จะสังเคราะห์ฮอร์โมนสามกลุ่มหลัก ได้แก่ มิเนอราโลคอร์ติคอยด์ (ส่วนใหญ่คืออัลโดสเตอโรน), กลูโคคอร์ติคอยด์ (ส่วนใหญ่คือคอร์ติซอล) และแอนโดรเจนจากต่อมหมวกไต ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ถูกจัดเรียงตามโซนของต่อมหมวกไตส่วนนอกและถูกควบคุมโดยระบบควบคุมที่แยกกัน ทำให้ต่อมหมวกไตส่วนนอกเป็นแบบจำลองที่กระชับว่าเนื้อเยื่อเดียวสามารถแบ่งการผลิตฮอร์โมนได้อย่างไร

Definition

ต่อมหมวกไตส่วนนอกคือชั้นต่อมไร้ท่อด้านนอกของต่อมหมวกไตที่สังเคราะห์ฮอร์โมนสเตียรอยด์จากคอเลสเตอรอล ประกอบด้วย zona glomerulosa (มิเนอราโลคอร์ติคอยด์), zona fasciculata (กลูโคคอร์ติคอยด์) และ zona reticularis (แอนโดรเจนจากต่อมหมวกไต)

Scope

บทความนี้อธิบายโครงสร้างปกติของต่อมหมวกไตส่วนนอก, วิถีการสังเคราะห์สเตียรอยด์, ฮอร์โมนทั้งสามกลุ่มและการควบคุม, และวงจรป้อนกลับ (แกน HPA สำหรับคอร์ติซอล และระบบเรนิน-แองจิโอเทนซินสำหรับอัลโดสเตอโรน) ที่ควบคุมการหลั่ง บทความนี้เป็นพื้นฐานทางสรีรวิทยาสำหรับหัวข้อโรคในบริเวณนี้และไม่ใช่แนวทางทางคลินิก

Core questions

• ต่อมหมวกไตส่วนนอกเปลี่ยนคอเลสเตอรอลให้เป็นผลิตภัณฑ์มิเนอราโลคอร์ติคอยด์, กลูโคคอร์ติคอยด์ และแอนโดรเจนที่แตกต่างกันได้อย่างไร?
• ระบบควบคุมใดที่แยกการหลั่งอัลโดสเตอโรนออกจากคอร์ติซอล?
• การแบ่งโซนการทำงานสัมพันธ์กับเอนไซม์ที่แสดงออกในแต่ละชั้นของต่อมหมวกไตส่วนนอกได้อย่างไร?

Key concepts

• การแบ่งโซนการทำงาน (glomerulosa, fasciculata, reticularis)
• การสังเคราะห์สเตียรอยด์จากคอเลสเตอรอล
• เอนไซม์ไซโตโครม P450 ในการสังเคราะห์สเตียรอยด์
• มิเนอราโลคอร์ติคอยด์, กลูโคคอร์ติคอยด์ และแอนโดรเจนจากต่อมหมวกไต
• แกน HPA และการควบคุมคอร์ติซอลโดย ACTH
• การควบคุมมิเนอราโลคอร์ติคอยด์โดยระบบเรนิน-แองจิโอเทนซิน-อัลโดสเตอโรน
• จังหวะ circadian ของคอร์ติซอลและการป้อนกลับเชิงลบ

Mechanisms

การสังเคราะห์สเตียรอยด์เริ่มต้นเมื่อคอเลสเตอรอลถูกส่งไปยังเยื่อหุ้มไมโทคอนเดรียชั้นในและถูกเปลี่ยนเป็นเพรกนีโนโลนโดยเอนไซม์ side-chain cleavage ซึ่งเป็นขั้นตอนจำกัดอัตราและเป็นขั้นตอนเริ่มต้น การแสดงออกของเอนไซม์ไซโตโครม P450 และไฮดรอกซีสเตียรอยด์ดีไฮโดรจีเนสที่จำเพาะต่อเนื้อเยื่อจะนำเพรกนีโนโลนไปสู่การสร้างอัลโดสเตอโรนใน zona glomerulosa, คอร์ติซอลใน zona fasciculata หรือสารตั้งต้นของแอนโดรเจน เช่น DHEA ใน zona reticularis การผลิตคอร์ติซอลถูกกระตุ้นโดย ACTH จากต่อมใต้สมองภายในแกนไฮโปทาลามัส-ต่อมใต้สมอง-ต่อมหมวกไต และถูกยับยั้งโดยการป้อนกลับเชิงลบของคอร์ติซอลเอง ทำให้เกิดรูปแบบการหลั่งแบบ circadian; การผลิตอัลโดสเตอโรนถูกกระตุ้นโดยแองจิโอเทนซิน II และโพแทสเซียมผ่านระบบเรนิน-แองจิโอเทนซินเป็นหลัก ซึ่งส่วนใหญ่เป็นอิสระจาก ACTH เนื่องจากสเตียรอยด์เป็นสารที่ชอบไขมัน จึงไหลเวียนโดยจับกับโปรตีนพาหะและออกฤทธิ์ต่อตัวรับภายในเซลล์ที่ควบคุมการถอดรหัสยีน

Clinical relevance

การทำความเข้าใจสรีรวิทยาของต่อมหมวกไตส่วนนอกช่วยอธิบายว่าทำไมโรคของต่อมหมวกไตจึงแสดงอาการเช่นนั้น: การขาดคอร์ติซอลและอัลโดสเตอโรนเป็นสาเหตุของภาวะต่อมหมวกไตไม่เพียงพอ, การหลั่งคอร์ติซอลอย่างอิสระเป็นสาเหตุของกลุ่มอาการคุชชิง, และความบกพร่องของเอนไซม์ในวิถีสเตียรอยด์เป็นสาเหตุของภาวะต่อมหมวกไตแต่กำเนิด การจัดกรอบทางสรีรวิทยานี้สนับสนุนการตีความผลการทดสอบต่อมหมวกไตและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

Evidence & guidelines

ในฐานะหัวข้อทางสรีรวิทยา บทความนี้อ้างอิงจากสรีรวิทยาต่อมไร้ท่อมาตรฐานและวรรณกรรมเกี่ยวกับการสังเคราะห์สเตียรอยด์มากกว่าแนวทางปฏิบัติทางคลินิก; แนวทางปฏิบัติที่จำเพาะต่อโรคจะถูกอ้างอิงในหัวข้อความผิดปกติที่เกี่ยวข้อง

History

สเตียรอยด์จากต่อมหมวกไตถูกแยกและระบุลักษณะผ่านชีวเคมีในช่วงกลางศตวรรษที่ยี่สิบ โดยคอร์ติซอลและอัลโดสเตอโรนเป็นหนึ่งในการค้นพบครั้งสำคัญที่ได้รับรางวัลโนเบลในสาขาเคมีสเตียรอยด์ งานวิจัยระดับโมเลกุลในภายหลังได้ทำแผนที่ยีนและเอนไซม์ของการสังเคราะห์สเตียรอยด์ ทำให้สามารถอธิบายการแบ่งโซนการทำงานของต่อมหมวกไตส่วนนอกในระดับของการแสดงออกของเอนไซม์ได้

Key figures

• Walter L. Miller
• Richard J. Auchus

Seminal works

• miller-2011

Frequently asked questions

ฮอร์โมนสเตียรอยด์หลักสามกลุ่มจากต่อมหมวกไตส่วนนอกมีอะไรบ้าง?

มิเนอราโลคอร์ติคอยด์ (ส่วนใหญ่คืออัลโดสเตอโรน ซึ่งควบคุมสมดุลของโซเดียมและโพแทสเซียม), กลูโคคอร์ติคอยด์ (ส่วนใหญ่คือคอร์ติซอล ซึ่งส่งผลต่อการเผาผลาญและการตอบสนองต่อความเครียด) และแอนโดรเจนจากต่อมหมวกไต (เช่น DHEA) ซึ่งแต่ละชนิดผลิตขึ้นเป็นหลักในโซนที่แตกต่างกันของต่อมหมวกไตส่วนนอก

ทำไมคอร์ติซอลและอัลโดสเตอโรนจึงถูกควบคุมโดยระบบที่แตกต่างกัน?

คอร์ติซอลถูกควบคุมโดย ACTH จากต่อมใต้สมองเป็นหลักภายในแกนไฮโปทาลามัส-ต่อมใต้สมอง-ต่อมหมวกไต ในขณะที่อัลโดสเตอโรนถูกควบคุมโดยแองจิโอเทนซิน II และโพแทสเซียมผ่านระบบเรนิน-แองจิโอเทนซินเป็นหลัก ทำให้ร่างกายสามารถปรับฮอร์โมนความเครียดและฮอร์โมนสมดุลเกลือได้อย่างอิสระ