Hệ nội tiết ở động vật hữu nhũ

Gs. Bùi Tấn Anh - Võ Văn Bé - Phạm Thị Nga

Chương IV

HỆ NỘI TIẾT Ở ÐỘNG VẬT HỮU NHŨ  

            Các hormone động vật thường được gọi là chất truyền tin hóa học. Chúng được tiết vào dịch cơ thể (thường là vào máu) bởi các tế bào chuyên biệt gọi là các tế bào nội tiết hoặc bởi các tế bào thần kinh được chuyên hóa gọi là tế bào thần kinh tiết (neurosecretory cell). Các tế bào thần kinh tiết là những tế bào thần kinh nhận các tín hiệu từ những tế bào thần kinh khác và đáp ứng bằng cách phóng thích hormone vào dịch cơ thể hoặc vào một cơ quan dự trữ để sau này các hormone được phóng thích. Mặc dù một hormone có thể đi đến tất cả các phần của cơ thể nhưng chỉ một số loại tế bào nhất định gọi là các tế bào đích (target cell) mới có thể đáp ứng. Vì vậy, mỗi hormone di chuyển trong dòng máu chỉ tạo ra một đáp ứng chuyên biệt từ các tế bào đích, trong khi các loại tế bào khác không đáp ứng. Ngay cả một sự thay đổi rất ít trong nồng độ của hormone cũng có một tác động quan trọng đối với cơ thể.

I. CÁC TUYẾN NỘI TIẾT VÀ CÁC HORMONE

Các tế bào nội tiết thường được tập hợp thành một cơ quan gọi là tuyến nội tiết. Ở động vật các tuyến thường được phân biệt thành hai loại: tuyến ngoại tiết và tuyến nội tiết. Các tuyến ngoại tiết (exocrine gland) sản xuất ra các chất như mồ hôi, chất nhờn, các enzim tiêu hóa và phóng thích chúng đến các vị trí thích hợp nhờ các ống dẫn. Ngược lại các tuyến nội tiết (endocrine gland) là những tuyến không có ống dẫn. Chúng sản xuất ra các hormone và tiết những chất nầy vào dịch cơ thể.

Trong cơ thể người có hơn 50 hormone đã được biết đến. Về bản chất hóa học, những hormone nầy có thể được chia thành hai loại: hormone steroid và hormone dẫn xuất từ axit amin. Hormone steroid là các phân tử lipid được hình thành từ cholesterol. Hormone dẫn xuất từ các axit amin bao gồm các hormone amin (dạng biến đổi của một axit amin), hormone peptide (một sợi ngắn gồm một ít axit amin) và hormone protein.

            Mỗi hormone có một cấu trúc chuyên biệt được nhận biết bởi các tế bào đích. Bước đầu tiên trong hoạt động của hormone là sự gắn của chúng vào một thụ thể (receptor) . Sự gắn hormone vào thụ thể sẽ phát động đáp ứng của tế bào đích đối với tín hiệu hormone. Các hormone hỗ trợ cho các hoạt động đã có sẵn, thường thông qua sự kích thích hoặc ức chế hoạt động của các enzim trong tế bào. Trong một số trường hợp chúng tác động đến nhân tế bào từ đó ảnh hưởng lên hoạt động hoặc sự biểu hiện của gen. Trong các trường hợp  khác, chúng ảnh hưởng lên tính thấm của tế bào hoặc hoạt động của các enzim trong tế bào chất.

            Tác động sinh lý của các hormone thường được chia thành bốn loại: (1) kiểm soát sự tăng trưởng của cơ thể; (2) điều hòa sự sinh sản, bao gồm cả sự phát triển của các đặc tính sinh dục thứ cấp; (3) duy trì sự cân bằng nội môi; (4) cùng với hệ thần kinh điều phối các hoạt động của cơ thể.

II. CÁC TUYẾN NỘI TIẾT CHÍNH Ở NGƯỜI

Mặc dù các tuyến nội tiết chính được đề cập dưới đây là của người song vẫn có những điểm tương đồng rất lớn về tổ chức và chức năng so với các tuyến nội tiết ở các động vật có xương sống. Cấu trúc phân tử của các hormone cũng đặc biệt giống nhau ở các động vật hữu nhũ. Vị trí các tuyến nội tiết chính của người được mô tả ở hình 1. 

                                    Hình 1. Các tuyến nội tiết chính ở người           

Tuyến yên là một tuyến tương đối nhỏ, nặng khoảng 0,5 g ở người. Chúng gắn vào vùng dưới đồi (hypothalamus) ở đáy não bằng một cuống. Tuyến nầy có hai phần chính: thùy trước và thùy sau. Ngoài ra còn có một thùy trung gian.

            Thùy sau tiết ra hai hormone: vasopressin và oxytocin (Hình 2). 

                                    Hình 2. Oxytocin và vasopressin

            Thùy trước tiết ra ít nhất bảy hormone: (1) hormone tăng trưởng (GH= growth hormone); (2) hormone kích thích vỏ thượng thận (ACTH = adrenocorticotropin); (3) hormone kích thích tuyến giáp (TSH = thyroid-stimulating hormone); (4) hormone kích thích tế bào hắc tố (MSH = melanocyte-stimulating hormone); (5) hormone lutein (LH = luteinizing hormone); (6) hormone kích thích bao noãn (FSH = follicle-stimulating hormone); (7) prolactin. Tất cả các hormone của tuyến yên đều là các peptid.

            Vai trò của tuyến yên và các tuyến nội tiết khác có thể được chứng minh trong thực nghiệm bằng cách cắt bỏ hoặc bằng liệu pháp thay thế. Thí dụ khi tuyến yên của một con khỉ chưa thành thục bị cắt bỏ, con vật sẽ duy trì kích thước như cũ và không thành thục sinh dục. Từ những quan sát trên chúng ta biết rằng tuyến yên cần cho việc kiểm soát sự tăng trưởng và sự thành thục sinh dục bình thường. Liệu pháp thay thế là tiêm chất trích từ tuyến yên hoạt động vào một động vật đã bị cắt bỏ tuyến làm khôi phục lại chức năng bình thường. Những nghiên cứu như thế chứng minh rằng tuyến yên là nguồn của hormone tăng trưởng. Bên cạnh sự tăng trưởng, tuyến yên còn kiểm soát sự thành thục sinh dục. Chín hormone của tuyến yên có thể được chia thành hai nhóm chính, tùy thuộc vào tuyến hoặc mô mà chúng tác động. Nhóm thứ nhất bao gồm các hormone ACTH,TSH,FSH,LH, tất cả đều là sản phẩm của thùy trước. Các hormone nầy tác động lên các tuyến nội tiết khác như tuyến giáp, tuyến thượng thận và tuyến sinh dục để điều phối chức năng của những tuyến nầy. Nhóm thứ hai bao gồm GH, MSH, prolactin,oxytoxin và vasopressin tác động trực tiếp trên các mô đích không phải là mô nội tiết. (Hình 3). 

            Hình 3. Những chức năng chính của các hormone tuyến yên và các mô, cơ quan đích của chúng

Thùy sau của tuyến yên xuất phát từ một phần của não phôi, duy trì mối liên hệ chặc chẽ và chịu sự kiểm soát của vùng dưới đồi, một phần của não có rất nhiều tế bào thần kinh tiết. Một chức năng của vùng dưới đồi là sản xuất ra các tiền chất (precursors) của oxytocin và vasopressin, những chất nầy sau đó được hoạt hóa trong thùy sau tuyến yên. Vùng dưới đồi cũng sản xuất ra nhiều chuỗi polypeptide ngắn gọi là các yếu tố kích thích tuyến yên (hypophysiotropic factor). Các yếu tố nầy là những hormone kích thích hoặc ức chế sự phóng thích các hormone của thùy trước tuyến yên. Chúng bao gồm TRH (TSH releasing hormone), GnRH (gonadotropin releasing hormone), CRH (corticotropic releasing hormone), Somatostatin và PIF (prolactin release inhibiting factor).

            Ngoài việc chịu ảnh hưởng của vùng dưới đồi, sự phóng thích hormone của thùy trước tuyến yên để kích thích một tuyến nội tiết khác (chẳng hạn như tuyến giáp) còn bị ức chế bởi sự tiết của tuyến đích khi chúng đạt đến một nồng độ nhất định trong dòng máu. Ðây là một thí dụ kinh điển về mối liên hệ ngược âm tính sẽ được đề cập chi tiết ở phần sau. Những mối liên hệ khác nhau được tóm tắt trong hình 4. 

               Hình 4. Tóm tắt một số liên hệ giữa vùng dưới đồi và tuyến yên 

Ở người, tuyến giáp là một cặp tuyến nằm phía trước khí quản, ngay dưới thanh quản. Tuyến nầy tiết ra hormone thyroxine, dẫn xuất có chứa iod của một loại axit amin là tyrosine (Hình 5). 

  Hình 5. Công thức cấu tạo của Thyroxine (T4) 

            Thyroxine có ảnh hưởng nhiều mặt đến sự biến dưỡng ở động vật trưởng thành và cũng ảnh hưởng đến sự phát triển ở giai đoạn phôi và giai đoạn còn non. Sự cắt bỏ tuyến giáp (thyroidectomy) hoặc thiểu năng tuyến giáp (sự thiếu một lượng thích hợp của hormone) sẽ làm giảm tốc độ biến dưỡng cơ bản của cơ thể trong khi làm tăng nồng độ của Na+ và nước trong dịch ngoại bào cũng như nồng độ cholesterol trong máu.

            Hoạt động tiết của tuyến giáp thay đổi tùy theo mùa trong năm, tùy khẩu phần dinh dưỡng và giai đoạn sinh sản của động vật. Người và các động vật hữu nhũ sản xuất nhiều thyroxine vào các tháng lạnh trong năm. Ngược lại, sự căng thẳng do xúc động, hoặc các trường hợp chấn thương, xuất huyết và tiếp xúc với các chất độc sẽ làm giảm sự tiết thyroxine. Lượng iod trong thức ăn cũng ảnh hưởng đến việc sản xuất thyroxine. Nếu khẩu phần thiếu iod, tuyến giáp sẽ đáp ứng bằng cách gia tăng kích thước, gây ra bệnh bướu cổ (hypothyroid goiter).

             Bằng thực nghiệm người ta đã chứng minh được TSH kiểm soát hoạt động của tuyến giáp. Sau khi cắt bỏ tuyến yên, thyroxine chỉ còn lại trong máu dưới dạng vết, và tuyến giáp có những biểu hiện suy giảm hoạt động rất rõ. Tình trạng nầy có thể được làm dịu đi bằng cách tiêm các chất trích từ tuyến yên hoặc tiêm TSH tinh khiết. Chức năng của tuyến giáp bình thường phụ thuộc vào sự tiết TSH của tuyến yên. Nhưng cơ chế nào kiểm soát sự tạo thành và phóng thích TSH? Các tế bào thể dịch thần kinh của vùng dưới đồi tiết ra hormone TRH, hormone nầy kích động sự tổng hợp và phóng thích TSH của thùy trước tuyến yên. Việc kiểm soát sự tiết thyroxine được hoàn tất nhờ vòng liên hệ ngược âm tính (negative feedback loop). Khi mức thyroxine trong máu đạt đến mức cực thuận, các tế bào sản xuất TSH của tuyến yên và các tế bào thể dịch thần kinh sản xuất TRH của vùng dưới đồi sẽ bị ức chế, sự phóng thích TSH bị giảm xuống. Thyroxine được duy trì ở mức bình thường nhờ cơ chế nầy (Hình 6).

Năm 1961, một hormone khác của tuyến giáp là calcitonin được phát hiện. Nó không có liên hệ về hóa học và chức năng với TH. Aính hưởng chính của calcitonin là ngăn chận sự gia tăng quá mức nồng độ calci trong máu. Vì vậy, nó hoạt động như một chất đối kháng của các hormone cận giáp.

 Hình 6. Cơ chế kiểm soát hoạt động của tuyến giáp 

Ở người, tuyến cận giáp là một cơ quan nhỏ hình hạt đậu, gồm 4 hạt nằm trên bề mặt tuyến giáp. Trong một thời gian dài chúng được xem như là một phần của tuyến giáp hoặc có quan hệ chức năng với tuyến nầy. Tuy nhiên, ngày nay người ta đã biết rõ chúng hoàn toàn khác biệt về cả sự phát triển và chức năng.

            Các hormone cận giáp, thường được ký hiệu là PTH (parathyroid hormone) là một hormone dẫn xuất của protein. PTH cần cho sự sống và các chức năng trong sự điều hòa cân bằng calci-phosphate giữa máu và các mô khác.Thông thường, nó là một yếu tố quan trọng trong việc duy trì cân bằng nội môi (môi trường dịch mô trong cơ thể). PTH làm tăng nồng độ ion Calci, làm giảm nồng độ ion Phosphate trong máu bằng cách tác động lên ít nhất là ba cơ quan: thận, ruột già và xương. Nó ngăn cản sự bài tiết ion Calci của thận và ruột già trong khi kích thích sự phóng thích ion calci cũng như ion phosphate từ xương vào máu. PTH bù đắp lại lượng ion phosphate bằng cách kích thích thận tiết ra chất nầy.

                                    Hình 7. Sự kiểm soát mức Calci huyết 

Ở người và động vật hữu nhũ, tuyến thượng thận gồm hai phần riêng biệt: phần vỏ (cortex) bên ngoài và phần tủy (medulla) bên trong. Hai phần nầy có nguồn gốc phát triển riêng biệt, phương thức kiểm soát và chức năng khác nhau. Phần vỏ tiết ra nhiều hormone steroid, gọi chung là corticosteroid (hormone vỏ thượng thận). Các hormone của vỏ thượng thận chịu sự kiểm soát của ACTH do thùy trước tuyến yên tiết ra.

a. Tủy thượng thận

Tủy thượng thận được hợp thành bởi các tế bào thần kinh biến dạng. Sản phẩm chính của những tế bào nầy, chiếm khoảng 80% tổng số, là epinephrine, tên thương mại là adrenaline (Hình 8A), phần còn lại là norepinephrine (noradrenaline). Cả hai thường được gọi chung là catecholamines, có hiệu quả tương tự nhau.

            Khi được phóng thích vào dòng máu, epinephrine tạo ra một tình trạng cho cơ thể động vật sẵn sàng chiến đấu hoặc chạy trốn, nghĩa là khi động vật gặp tình huống căng thẳng. Sự phóng thích đột ngột epinephrine (chẳng hạn như để đáp ứng với sự giận dữ hay sợ hãi) làm tăng huyết áp, tăng lượng máu cung cấp tới gan và cơ, tăng nồng độ đường huyết, kích thích sự hô hấp, làm giãn nỡ đường hô hấp và làm tăng nhịp tim. Sự tăng huyết áp ở những người thường xuyên bị căng thẳng thường là do sự gia tăng lượng catecholamin được phóng thích.

            Vì tủy thượng thận xuất phát từ các mô thần kinh trong giai đoạn phôi nên nó có thể tác động nhanh, tức thì (giống như phản xạ thần kinh) trong sự tiết epinephrine. Không giống như phần lớn các hormone khác, epinephrine có thể đạt hiệu quả chỉ trong vài giây.

b. Vỏ thượng thận

Vỏ thượng thận tiết ra hai nhóm hormone: glucocorticoids như là cortisol (Hình 8B) và mineralocorticoids như là aldosterone (Hình 8C). Các glucocorticoid điều hòa sự biến dưỡng đường và đạm. Do chúng cũng làm giảm số lympho bào trong cơ thể nên đôi khi chúng cũng được dùng như các tác nhân ức chế miễn nhiễm trong việc ngăn chận sự loại trừ các cơ quan ghép. Các mineralocorticoid điều hòa cân bằng nước và các chất điện ly trong dịch cơ thể.

                   Hình 8. Một số hormone của tuyến thượng thận 

Các hormone của vỏ thượng thận rất cần thiết cho sự sống. Sự thiếu các hormone vỏ thượng thận thường dẫn đến tình trạng suy nhược cơ, giảm nồng độ đường huyết, giảm huyết áp và nhiệt độ cơ thể, mất nước, nồng độ các tế bào máu cao hơn bình thường, suy thận.

            Sự sản xuất các hormone của vỏ thượng thận chịu sự kiểm soát của  hormone ACTH từ thùy trước tuyến yên. Sự tổng hợp và phóng thích ACTH chịu sự kiểm soát của hormone CRH từ vùng dưới đồi. CRH lại chịu sự kiểm soát của các phần khác ở não và cũng bị ảnh hưởng bởi các hormone khác trong dòng máu. 

Bên cạnh sự khác biệt trong hệ sinh dục, cơ thể đực và cái cuả phần lớn các loài còn khác biệt nhau ở các đặc tính sinh dục thứ cấp. Chúng có thể khác nhau về màu lông, hình dạng và kích thước bộ xương, kiểu phân bố của lông trên cơ thể, âm sắc và đặc biệt là tập tính. Các loài mà giới đực và giới cái khác nhau về hình thái hoặc cấu trúc cơ thể được gọi là các loài lưỡng hình giới tính (sexual dimorphism).

            Sự phát triển của tất cả các đặc tính sinh dục thứ cấp được điều hòa bởi các hormone sinh dục testosterone và estradiol. Testosterone là hormone sinh dục nam, được tiết ra bởi dịch hoàn, kích động sự phát triển của các đặc tính sinh dục thú cấp ở giới đực trong khi estradiol, một estrogen được sản sinh từ buồng trứng, cần thiết cho sự phát triển của các đặc tính sinh dục thứ cấp ở giới cái. Giống như sự tiết thyroxine, sự tiết của các hormone sinh dục được điều hòa bởi các hormone của thùy trước tuyến yên (trong trường hợp nầy là FSH và LH) và các yếu tố giải phóng được tạo ra từ vùng dưới đồi. Chu kỳ sinh sản chịu ảnh hưởng bởi xung thần kinh phát xuất từ não và khớp với những thời điểm nhất định trong năm, tháng hoặc ngày.

            Một hormone sinh dục steroid khác là progesterone được sản xuất bởi một mô đặc biệt trong buồng trứng gọi là thể vàng (corpus luteum). Progesterone rất quan trọng trong việc duy trì sự mang thai. Nhau thai (placenta) hoặc dạ con (womb) cũng có chức năng như một tuyến nội tiết. Nó sản sinh ra gonadotropin estrogen và progestin trong suốt quá trình mang thai.

            Sự kiểm soát hormone của chu kỳ kinh nguyệt và sự có mang ở người sẽ được thảo luận chi tiết ở chương 11. 

    Tuyến tụy  là một tuyến có chứa các tế bào ngoại tiết, tiết ra dịch tiêu hóa, đồng thời cũng có các mô nội tiết gọi là các tiểu đảo Langerhans (islets of Langerhans). Các tiểu đảo được hợp thành từ hai loại tế bào: tế bào ( và tế bào (. Chúng tiết ra các hormone insulin và glucagon.

            Insulin ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến nhiều loại quá trình sinh hóa. Chức năng chính của chúng là kích thích sự tổng hợp glycogen ở thận và cơ và làm cho tất cả các tế bào dễ dàng sử dụng glucose. Thêm vào đó, insulin còn làm tăng sự chuyển axit amin và glucose vào trong tế bào và kích thích sự tổng hợp protein và lipid. Ở những người thiếu insulin, axit amin và glucose trong máu được duy trì ở mức cao hơn bình thường. Nếu mức glucose trong máu tăng vượt quá khả năng tái hấp thu của thận, lượng glucose thừa sẽ bị mất đi theo nước tiểu. Trường hợp nầy gọi là bệnh tiểu đường (diabetes), đặc trưng bởi lượng đường cao trong nước tiểu, cảm giác khát và đói kéo dài, dẫn tới việc ăn uống quá độ.

            Do protein và lipid bị phân giải, người bị tiểu đường dần dần suy yếu, và tình trạng này ngày càng trầm trọng thêm do sự giảm dự trử glycogen trong gan và cơ. Các thể Keton (do sự oxy hóa một phần của chất béo vì lúc nầy chất béo trở thành nguồn năng lượng) làm cho máu trở nên quá acid. Thận không thể duy trì cân bằng ion bình thường trong máu. Nếu tình trạng nầy kéo dài, người bệnh tiểu đường sẽ bị hôn mê, shock và chết.

Một hormone khác của tuyến tụy là glucagon kiểm soát sự sử dụng đường theo một cách khác. Như là một chất đối kháng với insulin, glucagon kích thích sự phân giải của glycogen trong gan và làm tăng nồng độ đường huyết. Vì vậy insulin và glucagon có ảnh hưởng trái ngược nhau trong việc duy trì mức glucose trong máu ở một giới hạn bình thường (Hình 9). 

Hình 9. Tác dụng của insulin và glucagon trong việc kiểm soát đường huyết                     

Chúng ta đã lưu ý rằng epinephrine và các glucocorticoid cũng có ảnh hưởng đến mức độ đường huyết. Tác động qua lại của insulin, glucagon và những hormone nầy trong sự cân bằng đường huyết được sơ đồ hóa trong hình 10.

Hình 10. Kiểm soát sự biến dưỡng glucose trong trường hợp nồng độ đường huyết thấp

III. PHƯƠNG THỨC TÁC ÐỘNG CỦA CÁC HORMONE

Các hormone đi vào trong các tế bào đích theo nhiều cách khác nhau. Một số hormone như các hormone steroid trực tiếp xuyên qua màng tế bào hoặc gắn vào một thụ thể (Hình 11A). Sau đó phức hệ thụ thể-hormone gắn vào ADN và hormone biểu hiện tác dụng. Một số hormone có thể đi vào trong tế bào qua các kênh chuyên biệt và một số khác đi vào tế bào nhờ sự vận chuyển tích cực. Cuối cùng, phần lớn các hormone không đi vào trong tế bào mà gắn vào các thụ thể bên ngoài tế bào. Sự gắn nầy gây ra một hiệu quả bên trong tế bào, dẫn đến sự mở một kênh ion trên màng (Hình 11B) hoặc hoạt hóa một enzim hay một chất truyền tin thứ hai trong tế bào (Hình 11C).

            Bên trong tế bào phương thức kiểm soát của hormone cũng khác nhau. Một số hormone như testosterone gắn vào ADN và trực tiếp ảnh hưởng đến sự biểu hiện của gen. Kết quả là sự sản sinh ra một enzim chuyên biệt. Một số khác như adrenalin kiểm soát hoạt tính của các enzim đã được tổng hợp hoặc biểu hiện tác dụng của chúng bằng sự biến đổi các protein cấu trúc.

Hình 11. Mô hình cách thức hormone đi vào tế bào đích

Những năn 1960 đã chứng kiến những tiến bộ đáng phấn khởi trong việc tìm hiểu cơ chế tác động của các hormone đến các tế bào đích. Một đóng góp chính là của E.W. Sutherland và T.W. Rall. Họ nghiên cứu cơ chế mà nhờ đó glucagon và adrenalin kích thích tế bào gan phóng thích nhiều glucose vào máu. Họ phát hiện rằng những hormone nầy kích thích sự gia tăng nồng độ của AMP vòng (cAMP) trong tế bào (Hình 12).

Hình 12. AMP vòng 

Họ thấy rằng hợp chất nầy dẫn đến sự hoạt hóa một enzim cần thiết để phân giải glycogen thành glucose. Những nghiên cứu tiếp theo đã chứng minh rằng một lượng lớn của các hormone khác tác động đến các tế bào đích cũng làm tăng hoặc giảm nồng độ của cAMP.

            cAMP là một hợp chất có quan hệ với ATP. Chúng được phân bố rộng rãi trong tự nhiên và được tìm thấy trong hầu hết các mô động vật. cAMP được tổng hợp từ ATP trong tế bào nhờ một phản ứng được xúc tác bởi một enzim gọi là adenylate cyclase (là một thành phần của màng tế bào).

          Khi có nhiều bằng chứng cho thấy các hormone protein hoặc dẫn xuất của protein (trong đó có glucagon và adrenalin) không thực sự đi vào các tế bào đích mà thường tạo các liên kết yếu với một vị trí tiếp nhận trên màng tế bào, một mô hình chất truyền tin thứ hai (second-messenger model) đã được đưa ra. Theo mô hình nầy, chính hormone tác động như chất truyền tin thứ nhất, đi từ tuyến nội tiết đến tế bào đích và gắn vào thụ thể trên màng tế bào. Sau đó sự gắn hormone vào thụ thể đã kích thích bên trong tế bào sản sinh ra một chất truyền tin thứ hai, thường là cAMP. Ðặc biệt, sự gắn của hormone với một thụ thể chuyên biệt trên màng tế bào đích đã hoạt hóa một protein thứ hai trên màng tế bào gọi là G-protein. Từ đó G-protein ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim adenylate cyclase, xúc tác sự tạo thành cAMP từ ATP trên mặt trong của màng (Hình 13). Sau đó cAMP hoạt hóa các enzim chuyên biệt bên trong tế bào và từ đó khởi động các đặc tính của tế bào đáp ứng với kích thích của hormone. Như vậy, tín hiệu khởi đầu ngoài tế bào (hormone = chất truyền tin thứ nhất) được biến đổi thành một tín hiệu nội bào (cAMP = chất truyền tin thứ hai) mà bộ máy hóa học của tế bào có thể hiểu được. 

Hình 13. Mô hình phương thức tác động của hormone

qua hệ thống adenylate cyclase        

          Như chúng ta sẽ thấy, nhiều hormone khác nhau (glucagon, adrenalin, PTH, calcitonin, các hormone của thùy trước tuyến yên) được cho rằng tác động thông qua hệ thống adenylate cyclase. Những hormone nầy đều là dẫn xuất của axit amin, các peptid ngắn, các protein và đều ưa nước. Nếu tất cả những hormone nầy đều tác động để điều hòa hệ thống adenylate cyclase của tế bào đích thì cơ sở cho tính đặc thù của hormone là gì? Ðó là nhờ sự có mặt hoặc vắng mặt của các thụ thể đặc thù trên màng tế bào, nhờ đó xác định được một loại tế bào có chịu ảnh hưởng của 1 có chịu ảnh hưởng của một hormone hay không (nghĩa là nó có phải là tế bào đích của hormone đó hay không). Những loại tế bào khác nhau sẽ có các thụ thể chuyên biệt khác nhau.

Mặc dù phần lớn các hormone protein hoặc dẫn xuất của protein đều dùng cAMP như chất truyền tin thứ hai, nhưng vẫn có ngoại lệ. Chẳng hạn Insulin trực tiếp tác động đến các enzim trong tế bào. Một số hóa chất kiểm soát khác tác động làm biến đổi GTP thành cGMP nhưng chi tiết về hệ thống cGMP là chất truyền tin thứ hai vẫn chưa được hiểu rõ.

            Trong khi một số hormone non-steroid biểu hiện tác dụng của chúng trên sự biến dưỡng của tế bào nhờ hoạt động của chất truyền tin thứ hai là cAMP, một số khác mở một kênh ion chuyên biệt và các ion tác động như một chất truyền tin thứ hai trong tế bào.

Ion Ca++ có thể giữ vai trò này vì nồng độ của chúng trong tế bào thường được duy trì thấp nhờ các bơm vận chuyển tích cực đẩy chúng ra ngoài tế bào hoặc vào mạng nội chất. Kết quả là khi một hormone gắn vào thụ thể chuyên biệt của nó, làm mở một kênh ion Ca++ trong màng, gradient điện hóa sẽ làm cho ion Ca đi vào phía trong. Những ion nầy sau đó sẽ liên kết và hoạt hóa các enzim đặc biệt trong tế bào (Hình 14). 

 Hình 14. Ion Ca++ là chất truyền tin thứ hai trong tế bào 

Các hormone kỵ nước như các hormone của tuyến giáp, các hormone steroid của vỏ thượng thận và tuyến sinh dục có phương thức tác động không bao gồm chất truyền tin thứ hai. Thay vì tác động với một thụ thể trên mặt ngoài của màng tế bào đích, các hormone steroid có thể dễ dàng đi qua màng tế bào vào tế bào chất. Ở đây, các steroid (S) gắn vào một phân tử tiếp nhận chuyên biệt thường có bản chất là protein. Phức hệ S-R  di chuyển vào trong nhân, gắn với một vị trí đặc biệt trên ADN và điều hòa hoạt động của các gen chuyên biệt (Hình 15). Nói cách khác, bằng việc tương tác với vật liệu di truyền của các tế bào đích, các hormone steroid giúp xác định những yếu tố nào cần cho sự tổng hợp protein (đặc biệt là sự tổng hợp các enzim) được gởi từ nhân ra tế bào chất. Một tế bào có đáp ứng với một loại hormone hay không tùy thuộc vào chúng có thụ thể chuyên biệt cho hormone đó hay không. 

 Hình 15. Mô hình phương thức hoạt động của hormone steroid

Bảng tóm tắt một số hormone chính và vai trò của chúng