สรีรวิทยาของต่อมหมวกไตและฮอร์โมนสเตียรอยด์

ต่อมหมวกไตเป็นอวัยวะต่อมไร้ท่อคู่ที่อยู่เหนือไตแต่ละข้าง โดยแต่ละต่อมประกอบด้วยเนื้อเยื่อที่แตกต่างกันสองส่วน: เปลือกนอก (cortex) ที่สังเคราะห์ฮอร์โมนสเตียรอยด์จากคอเลสเตอรอล และแกนกลาง (medulla) ที่หลั่งสารแคทีโคลามีน (catecholamines) ทั้งสองส่วนทำงานร่วมกันเพื่อบูรณาการการตอบสนองต่อเมแทบอลิซึม สมดุลของของเหลวและอิเล็กโทรไลต์ และความเครียดเฉียบพลัน และเป็นศูนย์กลางสำคัญของการควบคุมต่อมไร้ท่อของร่างกาย

Definition

สรีรวิทยาของต่อมหมวกไตคือการศึกษาว่าเปลือกนอกและแกนกลางของต่อมหมวกไตผลิตและควบคุมฮอร์โมนสเตียรอยด์และแคทีโคลามีนอย่างไร ซึ่งควบคุมเมแทบอลิซึม สมดุลของโซเดียมและโพแทสเซียม ความดันโลหิต และการตอบสนองต่อความเครียดทางสรีรวิทยา

Scope

เนื้อหาส่วนนี้จะช่วยให้ผู้อ่านเข้าใจโครงสร้างและการทำงานของต่อมหมวกไตในฐานะหัวข้ออ้างอิงในสรีรวิทยาต่อมไร้ท่อ โดยจะแนะนำโซนต่างๆ ของเปลือกนอกและผลิตภัณฑ์สเตียรอยด์ (มิเนอราโลคอร์ติคอยด์, กลูโคคอร์ติคอยด์ และแอนโดรเจนจากต่อมหมวกไต) เนื้อเยื่อโครมาฟฟิน (chromaffin tissue) ของแกนกลางและแคทีโคลามีน และแกนไฮโปทาลามัส-ต่อมใต้สมอง-ต่อมหมวกไต (hypothalamic-pituitary-adrenal axis) ที่ควบคุมการผลิตคอร์ติซอล กลไกโดยละเอียดจะได้รับการพัฒนาในหัวข้อย่อย; โหนดนี้เป็นแผนที่สั้นๆ มากกว่าที่จะเป็นคำอธิบายที่ครบถ้วนสมบูรณ์

Sub-topics

• การทำงานของต่อมหมวกไตส่วนในและการหลั่งสารแคทีโคลามีน
• การสังเคราะห์ฮอร์โมนจากต่อมหมวกไตส่วนนอกและการทำงานของโซนต่างๆ
• สรีรวิทยาของกลูโคคอร์ติคอยด์และการตอบสนองต่อความเครียด
• การควบคุมแกน HPA และ ACTH
• สรีรวิทยาของมิเนอราโลคอร์ติคอยด์และการควบคุมอิเล็กโทรไลต์

Core questions

• ต่อมหมวกไตมีการจัดระเบียบเป็นเปลือกนอกและแกนกลางอย่างไร และเหตุใดเนื้อเยื่อเหล่านี้จึงมีต้นกำเนิดในการพัฒนาและผลิตภัณฑ์การหลั่งที่แตกต่างกัน?
• คอเลสเตอรอลกลายเป็นฮอร์โมนสเตียรอยด์หลักของต่อมหมวกไตได้อย่างไร และอะไรเป็นตัวกำหนดว่าโซนใดของเปลือกนอกจะสร้างฮอร์โมนชนิดใด?
• การหลั่งกลูโคคอร์ติคอยด์ มิเนอราโลคอร์ติคอยด์ และแคทีโคลามีนถูกควบคุมและประสานงานกันอย่างไรในระหว่างความเครียด?

Key concepts

• เปลือกนอกของต่อมหมวกไตและแกนกลางของต่อมหมวกไตเป็นเนื้อเยื่อที่แตกต่างกันสองชนิด
• โซนา โกลเมอรูโลซา, ฟาสซิคูลาตา และเรติคูลาริส
• การสร้างสเตียรอยด์จากคอเลสเตอรอล
• กลูโคคอร์ติคอยด์ (คอร์ติซอล)
• มิเนอราโลคอร์ติคอยด์ (อัลโดสเตอโรน)
• แอนโดรเจนจากต่อมหมวกไต (DHEA, DHEA-S)
• แคทีโคลามีน (เอพิเนฟริน, นอร์เอพิเนฟริน)
• แกนไฮโปทาลามัส-ต่อมใต้สมอง-ต่อมหมวกไต (HPA axis)
• ระบบเรนิน-แองจิโอเทนซิน-อัลโดสเตอโรน

Mechanisms

เปลือกนอกของต่อมหมวกไตจัดเรียงเป็นสามโซนวงกลมที่มีชุดเอนไซม์เฉพาะ: โซนา โกลเมอรูโลซา (zona glomerulosa) สร้างมิเนอราโลคอร์ติคอยด์อัลโดสเตอโรน (aldosterone) โซนา ฟาสซิคูลาตา (zona fasciculata) สร้างกลูโคคอร์ติคอยด์คอร์ติซอล (cortisol) และโซนา เรติคูลาริส (zona reticularis) สร้างแอนโดรเจนจากต่อมหมวกไต เช่น DHEA สเตียรอยด์จากเปลือกนอกทั้งหมดมาจากคอเลสเตอรอลผ่านลำดับของเอนไซม์ไซโตโครม P450 และไฮดรอกซีสเตียรอยด์ดีไฮโดรจีเนส (hydroxysteroid dehydrogenase) โดยขั้นตอนการตัดสายโซ่ข้าง (side-chain cleavage) เป็นจุดเริ่มต้นที่จำกัดอัตราการเกิดปฏิกิริยาร่วมกัน แกนกลางของต่อมหมวกไต ซึ่งในทางคัพภวิทยาเป็นปมประสาทซิมพาเทติกที่ปรับเปลี่ยนไป มีเซลล์โครมาฟฟินที่สังเคราะห์และเก็บแคทีโคลามีนและปล่อยเข้าสู่กระแสเลือดเมื่อมีการกระตุ้นเส้นประสาทสแปลนคนิก (splanchnic nerve) การผลิตคอร์ติซอลถูกขับเคลื่อนโดยแกน HPA และ ACTH ในขณะที่อัลโดสเตอโรนถูกควบคุมโดยระบบเรนิน-แองจิโอเทนซิน (renin-angiotensin system) และโพแทสเซียมในพลาสมาเป็นหลัก

Clinical relevance

ความเข้าใจในสรีรวิทยาของต่อมหมวกไตเป็นพื้นฐานที่ช่วยให้แพทย์ตีความการวัดคอร์ติซอล อัลโดสเตอโรน และแคทีโคลามีน และเป็นแนวคิดพื้นฐานสำหรับความผิดปกติ เช่น ภาวะต่อมหมวกไตทำงานไม่เพียงพอ (adrenal insufficiency) กลุ่มอาการคุชชิง (Cushing's syndrome) ภาวะอัลโดสเตอโรนสูงปฐมภูมิ (primary aldosteronism) และฟีโอโครโมไซโตมา (pheochromocytoma) เนื้อหานี้เป็นข้อมูลอ้างอิงทางสรีรวิทยาที่อธิบายการทำงานปกติและพื้นฐานของภาวะเหล่านี้ ไม่ใช่แนวทางในการวินิจฉัยหรือรักษาบุคคลใดบุคคลหนึ่ง

Evidence & guidelines

สรีรวิทยาที่สรุปไว้ในที่นี้เป็นเนื้อหาตำราเรียนที่เป็นที่ยอมรับซึ่งรวบรวมมานานหลายทศวรรษของการวิจัยด้านต่อมไร้ท่อ โดยมีการทบทวนร่วมสมัยที่รวมรายละเอียดระดับโมเลกุลเกี่ยวกับการสร้างสเตียรอยด์ (steroidogenesis) (Miller & Auchus, 2011) และการตอบสนองต่อความเครียด (Charmandari et al., 2005) ความผิดปกติของการทำงานของต่อมหมวกไต เช่น ภาวะต่อมหมวกไตทำงานไม่เพียงพอ เป็นหัวข้อของการทบทวนทางคลินิกและแนวปฏิบัติของสมาคม ซึ่งมีการอ้างอิงในหัวข้อย่อยที่เกี่ยวข้อง

History

ต่อมหมวกไตได้รับการอธิบายทางกายวิภาคในศตวรรษที่สิบหก แต่ความสำคัญทางสรีรวิทยาของมันชัดเจนขึ้นหลังจากที่ Thomas Addison ได้อธิบายโรคที่ตั้งชื่อตามเขาในปี 1855 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการทำลายต่อมหมวกไตเป็นอันตรายถึงชีวิต ในช่วงต้นศตวรรษที่ยี่สิบ แคทีโคลามีนของแกนกลางถูกแยกออกมาและเชื่อมโยงกับการตอบสนอง 'สู้หรือหนี' (fight-or-flight) และตั้งแต่ทศวรรษ 1930 การแยกและการอธิบายโครงสร้างของสเตียรอยด์จากเปลือกนอกโดย Kendall, Reichstein และเพื่อนร่วมงาน ร่วมกับการใช้คอร์ติโซนทางคลินิกของ Hench ได้ยืนยันว่าเปลือกนอกเป็นแหล่งของฮอร์โมนสเตียรอยด์ที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิต

Key figures

• Walter Cannon
• Hans Selye
• Edward Kendall
• Tadeusz Reichstein
• Philip Hench

Seminal works

• miller-2011
• charmandari-2005

Frequently asked questions

เปลือกนอกของต่อมหมวกไตและแกนกลางของต่อมหมวกไตแตกต่างกันอย่างไร?

เปลือกนอกเป็นชั้นนอกที่สร้างฮอร์โมนสเตียรอยด์ (อัลโดสเตอโรน, คอร์ติซอล และแอนโดรเจน) จากคอเลสเตอรอล ในขณะที่แกนกลางเป็นแกนในที่สร้างแคทีโคลามีน (เอพิเนฟรินและนอร์เอพิเนฟริน) ทั้งสองมีต้นกำเนิดทางคัพภวิทยาที่แตกต่างกันและถูกควบคุมโดยสัญญาณที่แตกต่างกัน

เหตุใดต่อมหมวกไตจึงถือว่าจำเป็นต่อชีวิต?

เปลือกนอกผลิตคอร์ติซอลและอัลโดสเตอโรน ซึ่งจำเป็นต่อการรักษาระบบเมแทบอลิซึม ความดันโลหิต และสมดุลของโซเดียม-โพแทสเซียม การสูญเสียการทำงานของเปลือกนอกทั้งหมด เช่น ในภาวะต่อมหมวกไตทำงานไม่เพียงพอที่ไม่ได้รับการรักษา อาจเป็นอันตรายถึงชีวิต ซึ่งเป็นเหตุผลที่คำอธิบายของ Addison ในศตวรรษที่สิบเก้ามีความสำคัญอย่างยิ่ง