Все железы организма принято делить на две группы. К первой группе относят железы, имеющие выводные протоки и выполняющие внешнесекреторную функцию, - зкзокринные, ко второй группе - железы, не имеющие выводных протоков и выделяющие свой секрет непосредственно в межклеточные щели. Из межклеточных щелей секрет попадает в кровь, лимфу или цереброспинальную жидкость. Такие железы получили название эндокринных, или желез внутренней секреции.
Эндокринные железы расположены в разных частях организма и имеют разнообразную морфологическую структуру. Они развиваются из эпителиальной ткани, интерстициальных клеток, нейроглии и нервной ткани. Продукты деятельности желез внутренней секреции в отличие от секретов называют инкретами, или гормонами .
Термин "гормон" (от греч. hormao - двигаю, возбуждаю, побуждаю) предложен английскими физиологами Бейлисом и Старлингом (1905), которые выделили из слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки специальное вещество - секретин, способствующее образованию поджелудочного сока.
Гормоны вырабатываются в эндокринных железах двух типов: 1) железах со смешанной функцией, осуществляющих наряду с внутренней и внешнюю секрецию; 2) железах, выполняющих только функцию органов внутренней секреции. К первой группе относят половые железы - гонады - и поджелудочную железу, ко второй - гипофиз, эпифиз, щитовидную, околощитовидную, вилочковую железы и надпочечники.
Гормоны - это химические соединения, обладающие высокой биологической активностью и в малых количествах дающие значительный физиологический эффект.
Железы внутренней секреции обильно снабжены рецепторами и иннервируются вегетативной нервной системой. По химической природе гормоны делят на три группы: 1) полипептиды и белки; 2) аминокислоты и их производные; 3) стероиды.
Гормоны циркулируют в крови в свободном состоянии и в виде соединений с белками. В связи с белками гормоны, как правило, переходят в неактивную форму.
Свойства гормонов . 1) Дистантный характер действия . Органы и системы, на которые действуют гормоны, обычно расположены далеко от места их образования в эндокринных железах. Так, в гипофизе, расположенном у основания мозга, продуцируются тропные гормоны, действие которых реализуется в щитовидной и половых железах, а также в надпочечниках. Женские половые гормоны образуются в яичнике, но их действие осуществляется в молочной железе, матке, влагалище.
2) Строгая специфичность действия . Реакции органов и тканей на гормоны строго специфичны и не могут быть вызваны иными биологически активными веществами. Например, удаление гипофиза у молодого растущего организма приводит к остановке роста, что связано с выпадением действия гормона роста. Одновременно происходит атрофия щитовидной железы, гонад и надпочечников. Предотвратить задержку роста и атрофию названных желез после гипофизэктомии можно только пересадкой (трансплантацией) гипофиза, инъекциями суспензии гипофиза или очищенных тропных гормонов.
3) Высокая биологическая активность . Гормоны образуются эндокринными железами в малых количествах. При введении извне они эффективны также в очень небольших концентрациях. Ежедневная доза гормона надпочечников преднизолона, поддерживающая жизнь человека, у которого удалены оба надпочечника, составляет всего 10 мг.
Ежедневная потребность в гормонах . Ежедневная минимальная потребность в гормонах для взрослого здорового человека представлена в табл. 13.
Действие гормонов на функции органов и систем организма опосредуется двумя основными механизмами. Гормоны могут оказывать свое влияние через нервную систему, а также гуморально, непосредственно воздействуя на активность органов, тканей и клеток.
Типы воздействия гормонов на организм . Физиологическое действие гормонов весьма разнообразно. Они оказывают выраженное влияние на обмен веществ, дифференциацию тканей и органов, рост и метаморфоз. Гормоны обладают способностью изменять интенсивность функций органов и организма в целом.
Механизм действия гормонов очень сложен. Основную свою функцию - влияние на обменные процессы, рост и половое созревание - они осуществляют в тесной связи с центральной нервной системой и воздействуя на ферментные системы организма.
Гормоны могут изменять интенсивность синтеза ферментов, активировать одни ферментативные системы и блокировать другие. Например, один из гормонов островков Лангерганса поджелудочной железы - глюкагон - активирует фермент печени фосфорилазу и усиливает тем самым переход гликогена в глюкозу. Одновременно он повышает активность содержащегося в печени фермента инсулиназы, которая разрушает избыток продуцируемого бета-клетками островков Лангерганса инсулина. В результате действия этих гормонов осуществляется регуляция углеводного обмена.
Наряду с непосредственным влиянием на ферментные системы тканей действие гормонов на строение и функции организма может осуществляться более сложными путями при участии нервной системы. Так, гормоны могут воздействовать на интерорецепторы, обладающие специфической чувствительностью к ним. Такие хеморецепторы расположены в стенках различных кровеносных сосудов. Вероятно, они имеются и в тканях.
Таким образом, гормоны, транспортируемые кровью по всему организму, могут действовать на эффекторные органы двумя путями: непосредственно, без участия нервного механизма, и через нервную систему. В последнем случае раздражение хеморецепторов служит началом рефлекторной реакции, которая изменяет функциональное состояние нервных центров.
Физиологическая роль желез внутренней секреции . 1) Гормоны участвуют в регуляции и интеграции функций организма . В сложно устроенных животных организмах имеются два механизма регуляции - нервный и эндокринный. Оба механизма тесно связаны между собой и осуществляют единую нейроэндокринную регуляцию. Вместе с тем нейроны различных уровней центральной нервной системы, включая ее высший отдел - кору головного мозга, участвуют в регуляции функций эндокринных желез. Железы внутренней секреции под влиянием нервных импульсов выделяют в кровь гормоны, в особенности в периоды, когда организм подвергается каким-либо неблагоприятным воздействиям или испытывает потребность в большем по сравнению с исходным количестве гормона.
Гормоны в отличие от нервных влияний реализуют действие медленно, поэтому биологические процессы, обусловленные ими, протекают также медленно. Эта особенность гормонов обеспечивает им существенную роль в регуляции формообразовательных явлений, развивающихся в широком временном интервале.
2) Гормоны адаптируют организм к изменяющимся условиям внутренней и внешней среды организма . Например, гипергликемия стимулирует секрецию инсулина поджелудочной железой, что приводит к восстановлению уровня глюкозы в крови.
3) Гормоны восстанавливают измененное равновесие внутренней среды организма . Например, при понижении уровня глюкозы в крови из мозгового слоя надпочечников выбрасывается большое количество адреналина, который усиливает гликогенолиз в печени, в результате чего нормализуется уровень глюкозы в крови.
Таким образом, основная роль гормонов в организме связана с их влиянием на морфогенез, обменные процессы и гомеостаз, т. е. с сохранением постоянства состава и свойств внутренней среды организма.
Регуляция образования гормонов . Продукция гормонов в железах внутренней секреции регулируется вегетативной нервной системой, промежуточным мозгом (гипоталамус) и корой головного мозга. Гормоны желез внутренней секреции в свою очередь оказывают сильное влияние на функции центральной нервной системы, особенно на состояние нейронов коры головного мозга. Следовательно, связь между эндокринными железами и центральной нервной системы двусторонняя.
В гормональной регуляции эндокринной деятельности большое значение имеет принцип авторегуляции. Например, тропные гормоны передней дозы гипофиза регулируют функции периферических эндокринных желез. При повышении же в крови уровня гормонов этих желез тормозится гормонообразовательная функция передней доли гипофиза. Принцип авторегуляции осуществляется и на основе сдвигов в химическом составе крови. Так, инсулин снижает содержание глюкозы в крови, что приводит к усиленному поступлению в сосудистое русло гормона-антагониста - адреналина, который путем мобилизации гликогена печени восстанавливает состав универсальной внутренней среды организма.
Судьба гормонов . Гормоны в процессе обмена изменяются функционально и структурно. Кроме того, часть гормонов утилизируется клетками организма, другая выводится с мочой. Гормоны подвергаются инактивации за счет соединения с белками, образования соединений с глюкуроновой кислотой, активности ферментов печени, процессов окисления.
Методы изучения функций желез внутренней секреции . Существуют клинические, анатомо-гистологические и экспериментальные методы исследования активности эндокринных желез.
Экспериментальные методы включают: экстирпацию (удаление), трансплантацию (пересадку) желез, экстирпацию с последующей трансплантацией удаленной железы, нагрузку организма животных гормонами, раздражение нервов или денервацию железы, метод условных рефлексов.
Во всех случаях ведут наблюдение за поведением животных, устанавливают и изучают измененные функции и обмен веществ в организме.
К современным методам исследования функций желез внутренней секреции относят следующие: 1) используют химические вещества (аллоксан) для повреждения бета-клеток островков Лангерганса и блокады ферментов (метилтиоурацил) щитовидной железы, участвующих в образовании гормонов; 2) применяют метод радиоактивных изотопов, например 131 I, для изучения гормонообразовательной функции щитовидной железы; 3) широко используют биохимические методы определения содержания гормонов в крови, цереброспинальной жидкости, моче.
Функции желез внутренней секреции могут быть снижены (гипофункция) или повышены (гиперфункция).
Роль желез внутренней секреции в жизнепроявлениях организма животных и человека рассматривается в следующих разделах главы.
В системе эндокринных желез гипофиз занимает особое положение. О гипофизе говорят как о центральной железе внутренней секреции. Это связано с тем, что гипофиз за счет своих специальных тропных гормонов регулирует деятельность других, так называемых периферических желез.
Гипофиз расположен в гипофизарной ямке турецкого седла клиновидной кости черепа. При помощи ножки он связан с основанием мозга.
Строение гипофиза . По своему строению гипофиз является сложным органом. Он состоит из аденогипофиза, который включает переднюю и среднюю доли, и нейрогипофиза, состоящего из задней доли. Аденогипофиз имеет эпителиальное происхождение, нейрогипофиз и его ножка - нейрогенное.
Гипофиз хорошо снабжается кровью. Особенностью кровообращения передней доли гипофиза является наличие портальной (воротной) системы сосудов, которые связывают ее с гипоталамусом. Установлено, что ток крови в воротной системе направляется от гипоталамуса к гипофизу (рис. 43).
Иннервация передней доли гипофиза представлена симпатическими и парасимпатическими нервными волокнами. Задняя доля гипофиза иннервируется нервными волокнами, берущими начало от нервных клеток супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса.
Гормоны передней доли гипофиза . Гормоны, образующиеся в передней доле гипофиза, принято делить на две группы. К первой группе относятся гормон роста (соматотропин) и пролактин. Вторая группа включает тропные (кринотропные) гормоны: тиреотропный гормон (тиреотропин), адренокортикотропный гормон (кортикотропин) и гонадотропные гормоны (гонадотропины) * .
* (В скобках указаны названия гормонов, рекомендованные комиссией по биохимической номенклатуре Международного общества по чистой и прикладной химии и Международного биохимического общества. )
Гормон роста (соматотропин) участвует в регуляции роста, что обусловлено его способностью усиливать образование белка в организме. Наиболее выражено влияние гормона на костную и хрящевую ткань. Под влиянием соматотропина происходит усиленный рост эпифизарных хрящей в длинных костях верхних и нижних конечностей, что обусловливает увеличение их длины.
В зависимости от того, в какой период жизни отмечается нарушение соматотропной функции гипофиза, обнаруживают различные изменения роста и развития организма человека. Если активность передней доли гипофиза (гиперфункция) возникает в детском организме, то это приводит к усиленному росту тела в длину - гигантизм (рис. 44). При снижении функции передней доли гипофиза (гипофункция) в растущем организме происходит резкая задержка роста - карликовость (рис. 45). Избыточное образование гормона у взрослого человека не отражается на росте тела в целом, так как он уже завершен. Отмечается увеличение размеров тех частей тела, которые еще сохраняют способность к росту (пальцы рук и ног, кисти и стопы, нос и нижняя челюсть, язык, органы грудной и брюшной полости). Это заболевание получило название акромегалия (от греч. akros - конечность, megas - большой).
Рис. 45. Собаки одного помета. Возраст 12 мес. Слева - собака, которой в возрасте 2 1 / 2 мес удален гипофиз, справа - нормальная собака
Пролактин способствует образованию молока в альвеолах молочной железы. Свое действие на молочную железу пролактин оказывает после предварительного влияния на нее женских половых гормонов - эстрогенов и прогестерона. Эстрогены вызывают рост протоков молочной железы, прогестерон - развитие ее альвеол. После родов усиливается секреция гипофизом пролактина и наступает лактация. Важным фактором, способствующим секреции пролактина, является акт сосания, который через нервно-рефлекторный механизм стимулирует образование и выделение пролактина передней долей гипофиза.
Тиреотропный гормон (тиреотропин) избирательно действует на щитовидную железу, стимулируя ее функцию. Если удалить или разрушить гипофиз у животных, то наступает атрофия щитовидной железы. Введение тиреотропина, наоборот, вызывает разрастание ткани щитовидной железы, и происходит ее гипертрофия.
Под воздействием гормона наступают также и гистологические изменения в щитовидной железе, свидетельствующие о повышении ее активности: уменьшается количество коллоида в полостях фолликулов, происходит его вакуолизация, а затем и разжижение. Клетки фолликулов приобретают цилиндрическую форму. Тиреотропин активизирует протеолитические ферменты, под влиянием которых происходит расщепление тиреоглобулина и освобождение из него гормонов тироксина и трийодгиронина. Тиреотропин облагает также способностью стимулировать образование белка тиреоглобулина в клетках фолликулов щитовидной железы и поступление его в полость фолликула.
Адренокортикотропный гормон (кортикотропин) является физиологическим стимулятором пучковой и сетчатой зон коры надпочечников, которые образуют гормоны глюкокортикоиды.
Удаление гипофиза у животных приводит к атрофии коркового слоя надпочечников. Атрофические процессы захватывают все зоны коры, но наиболее глубокие изменения происходят в клетках сетчатой и пучковой зон.
Кортикотропин вызывает распад и тормозит синтез белка в организме. В этом отношении гормон является антагонистом соматотропина, который усиливает синтез белка. Кортикотропин, как и глюкокортикоиды, тормозит развитие основного вещества соединительной ткани, снижает проницаемость капилляров. Эти эффекты лежат в основе противовоспалительного действия гормона. Под влиянием адренокортикотропного гормона происходит уменьшение размера и массы лимфатических узлов, селезенки и особенно вилочковой железы, уменьшается количество лимфоцитов в периферической крови, возникает эозинопения.
К гонадотропинам относят три гормона: фолликулостимулирующий (фоллитропин), лютеинизирующий (лютропин) и лютеотропный гормон.
Фолликулостимулирующий гормон стимулирует рост везикулярного фолликула в яичнике, секрецию фолликулярной жидкости, формирование оболочек, окружающих фолликул. Влияние фоллитропина на образование женских половых гормонов - эстрогенов - небольшое. Этот гормон имеется как у женщин, так и у мужчин. У мужчин под влиянием фоллитропина происходит образование половых клеток - сперматозоидов.
Лютеинизирующий гормон необходим для роста везикулярного фолликула яичника на стадиях, предшествующих овуляции, и для самой овуляции. Без этого гормона не происходит овуляции и образования желтого тела на месте лопнувшего фолликула. Лютропин стимулирует образование эстрогенов. Однако, для того чтобы этот гормон осуществил свое действие на яичник (рост фолликулов, овуляция, секреция эстрогенов), необходимо длительное воздействие лютропина на везикулярные фолликулы.
Под воздействием лютеинизирующего гормона происходит также образование желтого тела из лопнувшего фолликула. Лютропин имеется как у женщин, так и у мужчин. У мужчин этот гормон способствует образованию мужских половых гормонов - андрогенов.
Лютеотропный гормон способствует функционированию желтого тела и образованию им гормона прогестерона.
Гормон средней доли гипофиза . В средней доле гипофиза образуется гормон меланотропин, или интермедии , который оказывает влияние на пигментный обмен. Если у лягушки разрушить гипофиз, то спустя некоторое время после этого изменяется цвет кожи лягушки - становится более светлым.
Гормоны задней доли гипофиза . Задняя доля гипофиза тесно связана с супраоптическим и паравентрикулярным ядрами гипоталамической области. Клетки этих ядер способны к нейросекреции. Образовавшийся нейросекрет транспортируется по аксонам нейронов этих ядер (по так называемому гипоталамо-гипофизарному тракту) в заднюю долю гипофиза. Установлено, что в нервных клетках паравентрикулярного ядра образуется гормон окситоцин, а в нейронах супраоптического ядра - вазопрессин. Накапливаются гормоны в клетках задней доли гипофиза - питуицитах. Однако питуициты нейрогипофиза не пассивные депо гормонов: в этих клетках гормоны превращаются в активную форму.
Вазопрессин выполняет в организме две функции. Первая связана с влиянием гормона на гладкую мускулатуру артериол, тонус которых он увеличивает, что приводит к повышению величины артериального давления. Вторая и основная функция связана с антидиуретическим действием вазопрессина. Антидиуретический эффект вазопрессина выражается в его способности усиливать обратное всасывание воды из канальцев почек в кровь. По мнению советского физиолога А. Г. Генецинского, это связано с тем, что вазопрессин повышает активность фермента гиалуронидазы, которая усиливает распад уплотняющего вещества в канальцах почек - гиалуроновой кислоты. В результате этого канальцы почек теряют водонепроницаемость и вода всасывается в кровь.
Уменьшение образования вазопрессина является причиной несахарного диабета (несахарное мочеизнурение). При этом заболевании выделяется большое количество мочи (иногда десятки литров в сутки), в которой не содержится сахара (в отличие от сахарного диабета). Одновременно у таких больных возникает сильная жажда.
Окситоцин избирательно действует на гладкую мускулатуру матки, усиливая ее сокращение. Сокращение матки резко усиливается, если она предварительно находилась под воздействием эстрогенов. Во время беременности окситоцин не влияет на матку, так как под действием гормона желтого тела прогестерона она становится нечувствительной ко всем раздражениям.
Окситоцин стимулирует также выделение молока. Под влиянием окситоцина усиливается именно выделение молока, а не его секреция, которая находится под контролем гормона передней доли гипофиза пролактина. Акт сосания рефлекторно стимулирует выделение окситоцина из нейрогипофиза.
Регуляция образования гормонов гипофиза . Регуляция образования гормонов гипофиза достаточно сложна и осуществляется несколькими механизмами.
Гипоталамическая регуляция . Доказано, что нейроны гипоталамуса обладают способностью вырабатывать нейросекрет, который содержит в своем составе соединения белковой природы. Эти вещества по сосудам, соединяющим гипоталамус и аденогипофиз, поступают в аденогипофиз, где оказывают свое специфическое действие, стимулируя или угнетая образование гормонов передней и средней долей гипофиза.
Регуляция образования гормонов в передней доле гипофиза осуществляется по принципу обратной связи . Между передней долей гипофиза и периферическими железами внутренней секреции существуют двусторонние отношения: кринотропные гормоны передней доли гипофиза активируют деятельность периферических эндокринных желез, которые в зависимости от их функционального состояния влияют на продукцию тропных гормонов передней доли гипофиза. Так, если в крови снижается уровень тироксина, то при этом происходит усиленное образование в передней доле гипофиза тиреотропного гормона. Наоборот, при избыточной концентрации тироксина в крови он тормозит образование в гипофизе тиреотропного гормона. Двусторонние взаимоотношения имеются между гипофизом и гонадами, гипофизом и щитовидной железой, гипофизом и корой надпочечников. Такое взаимоотношение получило название плюс-минус-взаимодействие. Тропные гормоны передней доли гипофиза стимулируют (плюс) функцию периферических желез, а гормоны периферических желез подавляют (минус) продукцию и выделение гормонов передней доли гипофиза.
В последнее время установлено, что существует обратная связь между гипоталамусом и тропными гормонами передней доли гипофиза. Например, гипоталамус стимулирует секрецию в передней доле гипофиза тиреотропина. Повышение концентрации в крови этого гормона приводит к торможению секреторной активности нейронов гипоталамуса, принимающих участие в освобождении тиреотропина в гипофизе.
На образование гормонов в передней доле гипофиза выраженное влияние оказывает вегетативная нервная система : симпатический ее отдел усиливает выработку кринотропных гормонов, парасимпатический угнетает.
Эпифиз - это образование конусовидной формы, которое нависает над верхними буграми четверохолмия. По внешнему виду железа напоминает еловую шишку, что и дало повод к ее названию.
Шишковидная железа состоит из паренхимы и соединительнотканной стромы. В состав паренхимы входят крупные светлые клетки, которые называют пинеальными.
Кровоснабжение эпифиза осуществляется кровеносными сосудами мягкой мозговой оболочки. Иннервация железы изучена недостаточно, однако известно, что этот орган получает нервные волокна непосредственно из центральной нервной системы и симпатического отдела вегетативной нервной системы.
Физиологическая роль шишковидной железы . Из ткани эпифиза выделены два соединения - мелатонин и гломерулотропин. Мелатонин участвует в регуляции пигментного обмена - он обесцвечивает меланофоры, т. е. оказывает действие, противоположное действию гормона средней доли гипофиза интермедина. Гломерулотропин участвует в стимуляции секреции гормона альдостерона корковым слоем надпочечников. Однако этот эффект гломерулотропина признают не все.
Щитовидная железа состоит из двух долей, расположенных на шее по обеим сторонам трахеи ниже щитовидного хряща (рис. 46).
Щитовидная железа хорошо снабжается кровью и по кровоснабжению занимает одно из первых мест в организме. Иннервируется железа сетью нервных волокон, идущих к ней из нескольких источников: от среднего шейного симпатического узла, блуждающих, языкоглоточного и подъязычного нервов.
Щитовидная железа имеет дольчатое строение. Ткань каждой доли железы состоит из множества замкнутых железистых пузырьков, называемых фолликулами. Стенка каждого фолликула образована одним слоем эпителиальных клеток, форма которых в зависимости от функционального состояния щитовидной железы изменяется от кубической до призматической. Полость фолликула заполнена однородной вязкой массой желтоватого цвета, называемой коллоидом. Количество коллоида и его консистенция зависят от фазы секреторной деятельности и могут отличаться в разных фолликулах одной железы. В коллоиде щитовидной железы находится йодсодержащий белок тиреоглобулин.
Гормоны щитовидной железы . В щитовидной железе вырабатываются йодированные гормоны - тироксин (тетрайодтиронин) и трийодтиронин . Содержание тироксина в крови выше, чем трийодтиронина. Однако активность трийодтиронина в 4-10 раз выше, чем тироксина. В настоящее время известно, что в организме человека и животных имеется специальный гормон - тирокальцитонин , который участвует в регуляции кальциевого обмена. Основным источником этого гормона в организме млекопитающих служит щитовидная железа. Тирокальцитонин образуется парафолликулярными клетками щитовидной железы, которые расположены вне железистых ее фолликулов. Под влиянием тирокальцитонина снижается уровень кальция в крови. Гормон тормозит выведение кальция из костной ткани и увеличивает его отложение в ней. Тирокальцитонин угнетает функцию остеокластов, разрушающих костную ткань, и активирует функцию остеобластов, участвующих в образовании новой костной ткани.
Транспорт гормонов щитовидной железы . Основным гормоном щитовидной железы, циркулирующим в крови, является тироксин. Кроме тироксина, в крови присутствуют незначительные количества трийодтиронина. Оба гормона находятся в крови не в свободном виде, а в соединении с белками глобулиновой фракции.
При поступлении тироксина в кровоток он захватывается, в частности, клетками печени, где образует парные соединения с глюкуроновой кислотой, которые не обладают гормональной активностью и выводятся желчью в желудочно-кишечный тракт. Образование парных соединений тироксина с глюкуроновой кислотой рассматривают как путь инактивации гормона, благодаря которому предотвращается чрезмерное насыщение им крови.
Опыты с радиоактивным 131 I показали, что в организме взрослого человека ежесуточно полностью разрушается в среднем около 300 мкг тироксина и трийодтиронина.
Регуляция образования гормонов щитовидной железы . Гормон передней доли гипофиза тиреотропин влияет на все стадии образования йодированных гормонов в щитовидной железе. При удалении у животных гипофиза интенсивность образования гормонов в щитовидной железе резко уменьшается.
Между тиреотропным гормоном гипофиза и гормонами щитовидной железы существуют взаимоотношения по типу прямых и обратных связей: тиреотропин стимулирует образование гормонов в щитовидной железе, а избыток тиреоидных гормонов в крови тормозит продукцию тиреотропного гормона в передней доле гипофиза.
Установлена зависимость между содержанием йода и гормонообразовательной активностью щитовидной железы. Малые дозы йода стимулируют, а большие тормозят процессы гормонопоэза.
Важную роль в регуляции образования гормонов в щитовидной железе выполняет вегетативная нервная система. Возбуждение ее симпатического отдела приводит к повышению, а преобладание парасимпатического тонуса обусловливает снижение гормонообразовательной функции этой железы.
Гипоталамическая область также оказывает выраженное влияние на образование гормонов в щитовидной железе. В нейронах гипоталамуса образуются вещества, которые, поступая в переднюю долю гипофиза, стимулируют синтез тиреотропина. При недостатке в крови гормонов щитовидной железы происходит усиленное образование этих веществ в гипоталамусе, а при избыточном содержании - торможение их синтеза, что в свою очередь уменьшает продукцию тиреотропина в передней доле гипофиза.
На функцию щитовидной железы оказывает влияние и ретикулярная формация ствола мозга. Показано, что при возбуждении нейронов ретикулярной формации происходит повышение функциональной активности щитовидной железы.
Кора головного мозга также участвует в регуляции активности щитовидной железы. Так, установлено, что в первый период после удаления коры головного мозга у животных отмечается повышение активности щитовидной железы, но в дальнейшем функция железы значительно снижается.
Физиологическая роль гормонов щитовидной железы . Йодсодержащие гормоны оказывают выраженное влияние на функции центральной нервной системы, высшую нервную деятельность, на рост и развитие организма, на все виды обмена веществ.
1) Влияние на функции центральной нервной системы . Длительное введение собакам больших доз тироксина приведет к повышению возбудимости, усилению сухожильных рефлексов, дрожанию конечностей. Удаление щитовидной железы у животных резко снижает их двигательную активность, ослабляет оборонительные реакции. Введение тироксина повышает двигательную активность собак и восстанавливает безусловные рефлексы, ослабленные или исчезнувшие после тиреоидэктомии.
2) Влияние на высшую нервную деятельность . У собак после удаления щитовидной железы условные рефлексы и дифференцировочное торможение вырабатываются с большим трудом. Сформированный условный рефлекс оказывается на следующий день утраченным, и его приходится снова вырабатывать. Введение тироксина усиливает процесс возбуждения в коре больших полушарий, что приводит в нормализации условнорефлекторной активности животных.
3) Влияние на процессы роста и развития . У амфибий тироксин стимулирует метаморфоз. Если у головастиков удалить зачаток щитовидной железы, то они утрачивают способность превращаться в лягушек.
Удаление щитовидной железы в молодом возрасте вызывает задержку роста тела млекопитающих (рис. 47). Нарушается развитие скелета. Центры окостенения появляются поздно. Животные становятся карликами. Замедляется развитие почти всех органов, половых желез.
4) Влияние на обмен веществ . Тироксин воздействует на обмен белков, жиров, углеводов и минеральный обмен. Гормон усиливает расходование всех видов питательных веществ, повышает потребление тканями глюкозы. Под влиянием тироксина в организме заметно уменьшается запас жира в депо и гликогена в печени.
Многообразное действие йодированных гормонов на обмен веществ связано с их влиянием на внутриклеточные процессы окисления и синтеза белка. Усиление энергетических и окислительных процессов под влиянием тиреоидных гормонов является причиной исхудания, обычно возникающего при гипертиреозе.
При введении животным гормонов щитовидной железы происходит значительное усиление основного обмена веществ. Так, если ввести собаке 1 мг тироксина, то суточный расход энергии увеличивается примерно на 1000 ккал.
5) Влияние на вегетативные функции организма . Тироксин увеличивает частоту сердечных сокращений, дыхательных движений, повышает потоотделение. Гормон снижает способность крови к свертыванию и повышает ее фибринолитическую способность. Это связано с тем, что гормон уменьшает образование в печени, почках, легких и сердце факторов, участвующих в процессе свертывания крови, и увеличивает синтез антикоагулянтов, а также веществ, стимулирующих фибринолитические свойства крови.
Нарушение функции щитовидной железы может сопровождаться или повышением, или снижением ее гормонообразовательной активности.
Если недостаточность функции щитовидной железы (гипотиреоз) проявляется у человека в детском возрасте, то возникает кретинизм (рис. 48). При этом заболевании наблюдаются нарушение пропорций тела, задержка роста, психического и полового развития. Для внешнего облика кретина характерны постоянно открытый рот и высунутый язык.
При недостаточной функциональной активности щитовидной железы может возникнуть и другое патологическое состояние, которое получило название микседемы (слизистый отек). Заболевание встречается преимущественно в детском и старческом возрасте, а также у женщин в климактерическом периоде.
У больных микседемой отмечаются психическая заторможенность, вялость, сонливость, снижение интеллекта и возбудимости симпатического отдела вегетативной нервной системы, нарушение половых функций. Наблюдается угнетение интенсивности всех видов обмена веществ. Основной обмен веществ снижен на 30-40%. Масса тела увеличена за счет повышения количества тканевой жидкости. У больных отмечается одутловатость лица.
При повышении функциональной активности щитовидной железы (гипертиреоз) возникает заболевание - тиреотоксикоз (базедова болезнь) (рис. 49). Характерными признаками этого заболевания являются увеличение щитовидной железы, пучеглазие, учащение сердечных сокращений, повышение обмена веществ, особенно основного, и температуры тела, увеличенное потребление пищи и вместе с тем исхудание. Значительные сдвиги отмечаются в активности нервной и мышечной систем. Наблюдается повышенная возбудимость и раздражительность, изменяются соотношения тонуса отделов вегетативной нервной системы, преобладает возбуждение симпатической нервной системы. Сухожильные рефлексы усилены, иногда отмечается мышечное дрожание. У больных обнаруживается мышечная слабость и быстрая утомленность.
Паращитовидные железы - парный орган. У человека имеются две пары околощитовидных желез, расположенных на поверхности или погруженных внутрь щитовидной железы.
Паращитовидные железы хорошо снабжаются кровью. Они имеют как симпатическую (от шейных ганглиев), так и парасимпатическую (блуждающий нерв) иннервацию.
Гормон паращитовидных желез . Паращитовидные железы вырабатывают паратгормон , образование которого происходит в главных и оксифильных клетках этих желез. Из паращитовидных желез гормон поступает непосредственно в кровь.
Паратгормон регулирует обмен кальция в организме и поддерживает постоянство его уровня в крови. В норме содержание кальция в крови у человека составляет 2,25-2,75 ммоль/л (9-11 мг%). При недостаточности паращитовидных желез (гипопаратиреоз) происходит значительное снижение уровня кальция в крови. Наоборот, при усилении деятельности паращитовидных желез (гиперпаратиреоз) наблюдается повышение концентрации кальция в крови.
Известно, что костная ткань скелета является главным депо кальция в организме, поэтому имеется определенная зависимость между уровнем кальция в крови и содержанием его в костной ткани. Паратгормон регулирует процессы обызвествления и декальцификации в костях. Влияя на обмен кальция, гормон одновременно воздействует на обмен фосфора в организме.
Считают, что паратгормон ослабляет обратное всасывание и усиливает выведение фосфатов с мочой. При усиленном образовании гормона наблюдается потеря фосфатов за счет их мобилизации из костной ткани. Освободившийся из соединений кальций начинает накапливаться в крови в увеличенных количествах. Таким образом, гиперкальциемия является одним из показателей повышенной функции паращитовидных желез.
После удаления паращитовидных желез в крови снижается уровень кальция и возрастает содержание фосфатов. Следовательно, между концентрацией кальция и фосфатов в крови существуют обратные соотношения.
Удаление паращитовидных желез у животных или их недостаточная функция у человека приводит к развитию вялости, потере аппетита, рвоте, фибриллярным подергиваниям мышц, спастическим конвульсиям, переходящим в тетанию. Фибриллярные подергивания одиночных мышц переходят в интенсивные спастические сокращения групп мышц, преимущественно конечностей, лица и затылка. Спазм гортани, паралич дыхательных мышц и остановка сердца приводят к смерти.
Регуляция деятельности паращитовидных желез . Активность этих желез определяется уровнем кальция в крови. Между гормонообразовательной функцией паращитовидных желез и уровнем кальция существует обратная зависимость. Если в крови концентрация кальция нарастает, то это приводит к снижению функциональной активности паращитовидных желез. При уменьшении же уровня кальция в крови происходит повышение гормонообразовательной функции паращитовидных желез.
Вилочковая железа - парный дольчатый орган, расположенный в верхнем отделе переднего средостения. Она состоит из двух долей неодинаковой величины, соединенных между собой прослойкой соединительной ткани. Каждая доля вилочковой железы включает в себя небольшие дольки, в которых различают корковый и мозговой слой. Корковое вещество представлено паренхимой, в которой имеется большое количество лимфоцитов. В мозговом веществе содержатся эпителиальные и липоидные клетки.
Вилочковая железа хорошо снабжается кровью. Иннервация железы осуществляется парасимпатическими (блуждающими) и симпатическими нервами, берущими начало от нижнего шейного и верхнего грудного симпатических ганглиев.
Физиологическая роль вилочковой железы . Эндокринная функция вилочковой железы до сих пор еще окончательно не выяснена. Попытки получить гормон этой железы пока не увенчались успехом.
Считают, что вилочковая железа играет большую роль в регуляции иммунных процессов организма, стимулируя образование антител, которые обеспечивают реакцию на чужеродный белок. Вилочковая железа контролирует развитие и распределение лимфоцитов, участвующих в иммунных реакциях.
Показано, что недифференцированные стволовые клетки, которые образуются в костном мозге, выходят в кровоток и поступают в вилочковую железу. В ней они размножаются и дифференцируются в лимфоциты тимусного происхождения (Т-лимфоциты). Полагают, что именно эти лимфоциты ответственны за развитие клеточного иммунитета. Т-лимфоциты составляют большую часть циркулирующих в крови лимфоцитов.
Вилочковая железа достигает максимального развития в детском возрасте. После наступления полового созревания развитие ее прекращается и железа начинает атрофироваться. В связи с этим полагают, что она стимулирует рост организма и тормозит развитие половой системы. Высказываются предположения, что вилочковая железа влияет на обмен кальция и нуклеиновый обмен.
Физиологическое значение вилочковой железы состоит также в том, что она содержит большое количество витамина С, уступая в этом отношении только надпочечникам.
При увеличении вилочковой железы у детей возникает тимико-лимфатический статус. Считают, что указанное состояние является врожденной конституциональной особенностью организма. При этом статусе, кроме увеличения вилочковой железы, происходит разрастание лимфатической ткани. Характерен внешний вид больного: пастозное одутловатое лицо, рыхлость подкожной клетчатки, тучность, тонкая кожа, мягкие волосы.
Поджелудочная железа относится к железам со смешанной функцией. Ацинозная ткань этой железы вырабатывает поджелудочный сок, который через выводной проток выделяется в полость двенадцатиперстной кишки. Внутрисекреторная деятельность поджелудочной железы проявляется в ее способности образовывать гормоны, которые поступают из железы непосредственно в кровь.
Морфологическим субстратом эндокринной функции поджелудочной железы служат островки Лангерганса, разбросанные среди ее железистой ткани. Островки неравномерно расположены по всей железе: преимущественно в ее хвостовой части и только небольшое количество в головном отделе железы.
Островки Лангерганса состоят из клеток трех типов: альфа-, бета- и гамма-клеток. Основную массу островков Лангерганса составляют бета-клетки. Около Vs общего количества клеток приходится на долю альфа-клеток, которые по своим размерам крупнее бета-клеток и расположены преимущественно по периферии железы. Показано, что у человека на 1 г железы приходится от 2700 до 25250 островков Лангерганса.
Поджелудочная железа иннервируется симпатическими нервами, идущими из солнечного сплетения, и веточками блуждающего, нерва. Однако иннервация ацинозной ткани и клеток островков Лангерганса осуществляется совершенно обособленно. Нервные волокна, иннервирующие островки Лангерганса, не соединяются с нервами экзокринного железистого аппарата поджелудочной железы. Каждый островок содержит значительное количество ганглиозных клеток, принадлежащих к вегетативной нервной системе.
Гистохимически установлено, что в островковой ткани железы содержится большое количество цинка. Цинк является также составной частью инсулина. Железа имеет обильное кровоснабжение.
Гормоны поджелудочной железы . Показано, что бета-клетки островков Лангерганса образуют гормон инсулин, альфа-клетки синтезируют глюкагон . В эпителии мелких выводных протоков происходит образование липокаической субстанции, которую одни исследователи относят к панкреатическим гормонам, другие рассматривают как вещество энзиматической природы.
Физиологическое значение инсулина . Инсулин участвует в регуляции углеводного обмена. Под действием гормона происходит уменьшение концентрации сахара в крови - возникает гипогликемия. Если уровень сахара в крови в норме составляет 4,45-6,65 ммоль/л (80-120 мг%), то под влиянием инсулина в зависимости от вводимой дозы он становится ниже 4,45 ммоль/л (80 мг%). Понижение уровня глюкозы в крови под влиянием инсулина связано с тем, что гормон способствует превращению глюкозы в гликоген в печени и мышцах. Кроме того, инсулин повышает проницаемость клеточных мембран для глюкозы. В связи с этим происходит усиленное проникновение глюкозы внутрь клетки, где осуществляется ее утилизация. Значение инсулина в регуляции углеводного обмена заключается также в том, что он предупреждает распад белков и превращает их в глюкозу. Инсулин также стимулирует синтез белка из аминокислот и их активный транспорт в клетки. Инсулин регулирует жировой обмен, способствуя образованию высших жирных кислот из продуктов углеводного обмена. Гормон тормозит мобилизацию жира из жировой ткани.
Активность инсулина выражают в лабораторных и клинических единицах. Лабораторная, или кроличья, единица - это количество гормона, которое у здорового кролика массой в 2 кг уменьшает содержание сахара в крови до 2,22 ммоль/л (40 мг%). За одну единицу действия (ЕД), или интернациональную единицу (ИЕ), принимают активность 0,04082 мг кристаллического инсулина. Клиническая единица составляет 1 / 3 лабораторной.
Регуляция секреции инсулина . В основе регуляции секреции инсулина лежит нормальное содержание глюкозы в крови. Гипергликемия приводит к увеличению поступления инсулина в кровь. Гипогликемия уменьшает образование и поступление гормона в сосудистое русло. Установлено, что паравентрикулярные ядра (высшие вегетативные центры парасимпатической нервной системы) гипоталамической области принимают непосредственное участие в регуляции образования и секреции инсулина поджелудочной железой. При увеличении концентрации сахара в крови происходит повышение активности нервных клеток паравентрикулярного ядра. Возникшие в нейронах нервные импульсы передаются к дорсальным ядрам блуждающего нерва, расположенным в продолговатом мозге. От нервных клеток этих ядер возбуждение по волокнам блуждающего нерва распространяется до ганглиев, расположенных непосредственно в ткани поджелудочной железы. В дальнейшем по аксонам нервных клеток указанных ганглиев импульсы поступают к бета-клеткам островков Лангерганса, что приводит к усилению образования и секреции инсулина. Инсулин превращает глюкозу в гликоген, и уровень сахара в крови восстанавливается до нормальных величин. Если количество глюкозы станет ниже нормы и возникнет гипогликемия, то происходит торможение активности паравентрикулярных ядер гипоталамуса и как следствие этого возбуждает не только нейроны паравентрикулярных ядер, но и непосредственно рецепторный аппарат островков Лангерганса, что также вызывает увеличение секреции инсулина.
Подтверждением положения о том, что образование инсулина регулируется уровнем глюкозы в крови, являются опыты с пересадкой собакам нескольких поджелудочных желез. У собаки с четырьмя поджелудочными железами не уменьшилось содержание глюкозы в крови. Следовательно, четыре поджелудочные железы в организме собаки приспосабливали свою гормонообразовательную функцию к уровню глюкозы в крови и не вызывали гипогликемическое состояние.
Обнаружено, что функция островков Лангерганса зависит также от функциональных взаимосвязей между гипофизом и паравентрикулярными ядрами гипоталамуса. Гипофиз тормозит активность нейронов паравентрикулярных ядер, что приводит к уменьшению образования инсулина бета-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы. Ослабление влияния гипофиза на паравентрикулярные ядра сопровождается стимуляцией секреции инсулина.
Секреция инсулина регулируется вегетативной нервной системой: возбуждение блуждающих нервов стимулирует образование и выделение гормона, а симпатические нервы тормозят эти процессы.
Секреция инсулина происходит и рефлекторно при раздражении рецепторов ряда рефлексогенных зон, Так, при гипергликемическом состоянии возбуждаются хеморецепторы каротидных синусов, в результате чего осуществляется рефлекторный выброс инсулина в кровоток и уровень сахара в крови нормализуется.
Количество инсулина в крови зависит от активности фермента инсулиназы, который разрушает гормон. Наибольшее количество фермента содержится в печени и скелетных мышцах. При однократном протекании крови через печень инсулиназой разрушается до 50% инсулина.
Недостаточность внутрисекреторной функции поджелудочной железы, сопровождающаяся уменьшением секреции инсулина, приводит к заболеванию, которое получило название сахарного диабета, или сахарного мочеизнурения . Основными проявлениями этого заболевания являются гипергликемия, глюкозурия (появление сахара в моче), полиурия (увеличенное до 10 л/сут, выделение мочи), полифагия (повышенный аппетит), полидипсия (повышенная жажда), возникающая вследствие потери воды и солей.
Нарастание сахара в крови у больных диабетом, количество которого может составлять 16,65-44,00 ммоль/л (300-800 мг%), является результатом ослабления гликогенеза в печени и мышцах, а также нарушения утилизации глюкозы клетками организма. У больных диабетом нарушается не только углеводный обмен, но и обмен белков и жиров.
Физиологическое значение глюкагона . Глюкагон участвует в регуляции углеводного обмена. По характеру своего действия на обмен углеводов он является антагонистом инсулина. Под влиянием глюкагона происходит расщепление гликогена в печени до глюкозы. В результате этого концентрация глюкозы в крови повышается. Кроме того, глюкагон стимулирует расщепление жира в жировой ткани.
Регуляция секреции глюкагона . На образование глюкагона в альфа-клетках островков Лангерганса оказывает влияние количество глюкозы в крови При повышении содержания глюкозы в крови происходит торможение секреции глюкагона, при понижении - увеличение уровня гормона. Значение концентрации глюкозы в крови в образовании глюкагона было показано в опытах с перфузией изолированной поджелудочной железы: если в перфузируемой жидкости количество глюкозы было повышено, то наблюдалось снижение выброса глюкагона из железы в оттекающую жидкость. На образование глюкагона в альфа-клетках оказывает влияние и передняя доля гипофиза. Установлено, что гормон роста - соматотропин - повышает активность альфа-клеток и они усиленно продуцируют глюкагон.
Физиологическое значение липокаина . Гормон способствует утилизации жиров за счет стимуляции образования липидов и окисления жирных кислот в печени. Липокаин предотвращает жировое перерождение печени у животных после удаления поджелудочной железы.
Надпочечники являются парными железами. Они располагаются непосредственно над верхними полюсами почек. Железы окружены плотной соединительнотканной капсулой и погружены в жировую ткань. Пучки соединительнотканной капсулы проникают внутрь железы, переходят в перегородки, которые делят надпочечники на два слоя - корковый и мозговой . Корковый слой имеет мезодермальное происхождение, мозговой развивается из зачатка симпатического ганглия.
Корковый слой надпочечников состоит из трех зон - клубочковой, пучковой и сетчатой.
Клетки клубочковой зоны лежат непосредственно под капсулой, собраны в клубочки. В пучковой зоне клетки расположены в виде продольных столбиков или пучков. Свое название сетчатая зона получила вследствие сетчатого характера расположения ее клеток. Все три зоны коркового слоя надпочечников не только представляют, собой морфологически обособленные структурные образования, но и выполняют разные физиологические функции.
Мозговой слой надпочечников состоит из хромаффинной ткани, в которой имеется два вида хромаффинных клеток - образующих адреналин и норадреналин. В настоящее время считают, что мозговой слой надпочечников представляет собой видоизмененный симпатический ганглий.
Надпочечники обильно снабжаются кровью и иннервируются симпатическими и парасимпатическими нервами. Симпатическая иннервация осуществляется чревными нервами, а также нервными волокнами, идущими из солнечного сплетения. Парасимпатическая иннервация надпочечников представлена ветвями блуждающего нерва. Имеются данные о том, что в иннервации надпочечников принимают участие диафрагмальные нервы.
Надпочечники представляют собой эндокринный орган, который имеет жизненно важное значение. Удаление надпочечников приводит к смерти. Показано, что жизненно необходимым является корковый слой надпочечников.
Гормоны коркового слоя надпочечников делят на три группы: 1) глюкокортикоиды - гидрокортизон, кортизон и кортикостерон, 2) минералокортикоиды - альдостерон, дезоксикортикостерон; 3) половые гормоны - андрогены, эстрогены, прогестерон.
Образование гормонов происходит преимущественно в какой-то одной зоне коры надпочечников. Так, минералокортикоиды образуются в клетках клубочковой зоны, глюкокортикоиды - пучковой, половые гормоны - сетчатой.
По химическому строению гормоны коры надпочечников являются стероидами. Образование их происходит из холестерина. Для синтеза гормонов коры надпочечников необходима также аскорбиновая кислота.
Физиологическое значение глюкокортикоидов . Эти гормоны оказывают влияние на обмен углеводов, белков и жиров. Они усиливают процесс образования глюкозы из белков, повышают отложение гликогена в печени. Глюкокортикоиды являются антагонистами инсулина в регуляции углеводного обмена: задерживают утилизацию глюкозы в тканях, а при передозировке могут привести к повышению концентрации сахара в крови и появлению его в моче.
Глюкокортикоиды оказывают катаболическое влияние на белковый обмен, вызывая распад тканевого белка и задерживая включение аминокислот в белки. Поскольку размножение и рост клеток организма не может происходить без синтеза белка, глюкокортикоиды задерживают формирование грануляций и последующее образование рубца, что отрицательно сказывается на заживлении ран.
Глюкокортикоиды являются противовоспалительными гормонами, так как обладают способностью угнетать развитие воспалительных процессов, в частности за счет понижения проницаемости мембран сосудов и уменьшения активности фермента гиалуронидазы.
Глюкокортикоиды подавляют синтез антител и тормозят реакцию взаимодействия чужеродного белка (антигена) с антителом.
Глюкокортикоиды оказывают выраженное влияние на кроветворные органы. Введение глюкокортикоидов в организм приводит к обратному развитию вилочковой железы и лимфоидной ткани, что сопровождается понижением количества лимфоцитов в периферической крови, а также уменьшением содержания эозинофилов.
Выведение глюкокортикоидов из организма осуществляется двумя путями: 75-90% поступивших в кровь гормонов удаляется с мочой, 10-25% - с калом и желчью.
Физиологическое значение минералокортикоидов . Эти гормоны участвуют в регуляции минерального обмена. В частности, альдостерон усиливает обратное всасывание ионов натрия в почечных канальцах и уменьшает обратное всасывание ионов калия. В результате этого понижается выделение натрия с мочой и увеличивается выделение калия, что приводит к повышению концентрации ионов натрия в крови и тканевой жидкости и увеличению в них осмотического давления. Возрастание осмотического давления во внутренней среде организма сопровождается задержкой воды и способствует повышению артериального давления.
Минералокортикоиды способствуют развитию воспалительных реакций. Провоспалительное действие этих гормонов связано с их способностью повышать проницаемость капилляров и серозных оболочек.
Минералокортикоиды участвуют в регуляции тонуса кровеносных сосудов. Альдостерон обладает способностью увеличивать тонус гладких мышц сосудистой стенки, повышая тем самым артериальное давление. При недостатке минералокортикоидов, обусловленном снижением функции коры надпочечников, наблюдается гипотония.
Суточная секреция минералокортикоидов составляет примерно 0,14 мг. Выводятся гормоны из организма с мочой (ежедневно 12-14 мкг).
Физиологическое значение половых гормонов коры надпочечников . Эти гормоны имеют большое значение в развитии половых органов в детском возрасте, т. е. тогда, когда внутрисекреторная функция половых желез еще слабо развита. Половые гормоны коры надпочечников обусловливают развитие вторичных половых признаков. Они оказывают также анаболическое действие на белковый обмен: синтез белка в организме усиливается за счет увеличенного включения в его молекулу аминокислот.
При недостаточной функции коры надпочечников развивается заболевание, получившее название "бронзовая болезнь", или болезнь Аддисона. Ранними признаками заболевания являются бронзовая окраска кожи, особенно на руках, шее, лице, повышенная утомляемость при физической и умственной работе, потеря аппетита, тошнота, рвота. Больной становится очень чувствительным к холоду и болевым раздражениям, более восприимчивым к инфекциям.
При повышенной функции коры надпочечников, что чаще всего связано с наличием в ней опухоли, не только увеличивается образование гормонов, но и отмечается преобладание синтеза половых гормонов над выработкой глюкокортикоидов и минералокортикоидов. В результате этого у таких больных начинают резко изменяться вторичные половые признаки. Например, у женщин могут появляться вторичные половые признаки мужчин: борода, грубый мужской голос, прекращение менструаций.
Регуляция образования глюкокортикоидов . Важную роль в регуляции образования глюкокортикоидов в коре надпочечников выполняет адренокортикотропный гормон (АКТГ) передней доли гипофиза. Влияние АКТГ на образование глюкокортикоидов в коре надпочечников осуществляется по принципу прямых и обратных связей: кортикотропин стимулирует продукция глюкокортикоидов, а избыточное содержание этих гормонов в крови приводит к торможению синтеза АКТГ в передней доле гипофиза.
Помимо гипофиза, в регуляции образования глюкокортикоидов участвует гипоталамус. Показано, что в ядрах переднего отдела гипоталамуса вырабатывается нейросекрет, который содержит фактор белковой природы, стимулирующий образование и освобождение кортикотропина. Этот фактор через общую систему кровообращения гипоталамуса и гипофиза попадает в переднюю его долю и способствует образованию АКТГ. Таким образом, в функциональном отношении гипоталамус, передняя доля гипофиза и кора надпочечников находятся в тесной связи, поэтому говорят о единой гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системе.
Установлено, что под влиянием адреналина - гормона мозгового вещества - происходит усиленное образование глюкокортикоидов в коре надпочечников.
Регуляция образования минералокортикоидов . На образование минералокортикоидов оказывает влияние концентрация ионов натрия и калия в организме. Повышенное количество ионов натрия в крови и тканевой жидкости приводит к торможению секреции альдостерона в коре надпочечников, что обусловливает усиленное выделение натрия с мочой. Блокада образования минералокортикоидов происходит также при недостаточном содержании ионов калия в крови. При недостатке во внутренней среде организма ионов натрия продукция альдостерона увеличивается и как следствие этого повышается обратное всасывание этих ионов в почечных канальцах. Избыточная концентрация ионов калия в крови также стимулирует образование в коре надпочечников альдостерона. Таким образом, ионы натрия и калия оказывают на минералокортикоидную функцию коры надпочечников противоположное действие.
На образование минералокортикоидов оказывает влияние также количество тканевой жидкости и плазмы крови. Увеличение их объема приводит к торможению секреции альдостерона, что сопровождается усиленным выделением ионов натрия и связанной с ним воды.
Гормоны мозгового слоя надпочечников . Мозговой слой надпочечников вырабатывает катехоламины. Основной гормон мозгового слоя - адреналин. Вторым гормоном является предшественник адреналина в процессе его биосинтеза - норадреналин. В венозной крови, оттекающей от надпочечника, адреналин составляет до 80-90% общего количества катехоламинов.
Образование адреналина и норадреналина осуществляется хромаффинными клетками. Хромаффинныё клетки содержатся не только в мозговом веществе надпочечников, но и в других органах: аорте, у места разделения сонных артерий, среди клеток симпатических ганглиев малого таза, а также в отдельных ганглиях симпатической цепочки. Все эти клетки образуют так называемую адреналовую систему, в которой вырабатывается адреналин и близкие к нему физиологически активные вещества.
Физиологическое значение адреналина и норадреналина . Адреналин выполняет функции гормона, он поступает из надпочечников в кровь постоянно. При некоторых чрезвычайных состояниях организма (острое понижение артериального давления, кровопотеря, охлаждение организма, гипогликемия, повышенная мышечная деятельность, эмоции - боль, страх, ярость) увеличивается образование и выделение гормона в сосудистое русло.
Возбуждение симпатической нервной системы сопровождается увеличенным поступлением в кровь адреналина и норадреналина. Эти катехоламины усиливают и удлиняют эффекты симпатической нервной системы. На функции органов и активность физиологических систем адреналин оказывает такое же действие, как и симпатическая нервная система. Адреналин выраженно влияет на углеводный обмен, усиливая гликогенолиз в печени и в мышцах, в результате чего повышается содержание глюкозы в крови. При введении адреналина и усилении его продукции возникает гипергликемия и глюкозурия. Адреналин расслабляет бронхиальные мышцы, расширяя тем самым просвет бронхов и бронхиол. Он повышает возбудимость и сократимость сердечной мышцы, а также увеличивает частоту сердечных сокращений. Гормон повышает тонус сосудов, в связи с чем увеличивается артериальное давление. Однако на коронарные сосуды сердца, легких, головного мозга и работающих мышц адреналин оказывает не прессорное, а сосудорасширяющее действие.
Адреналин повышает работоспособность скелетных мышц. В этом проявляется его адаптационно-трофическое влияние на функции организма. Адреналин угнетает моторную функцию желудочно-кишечного тракта и повышает тонус его сфинктеров.
Адреналин относят к так называемым гормонам короткого действия. Это связано с тем, что в крови и тканях гормон быстро разрушается под воздействием фермента моноаминоксидазы до продуктов, которые не обладают гормональной активностью.
Норадреналин в отличие от адреналина выполняет функцию медиатора - передатчика возбуждения с нервных окончаний на эффектор. Норадреналин участвует также в передаче возбуждения в нейронах центральной нервной системы.
Регуляция образования гормонов мозгового слоя . Образование гормонов в мозговом слое надпочечников хромаффинными клетками регулируется нервной системой. М. Н. Чебоксаров (1910) впервые показал, что при раздражении чревных нервов, которые по своей функции являются симпатическими, наступает усиление, а при перерезке их - уменьшение выхода адреналина из надпочечников. Одновременно при раздражении чревного нерва в кровь из надпочечников поступает норадреналин.
Секреторная функция мозгового слоя надпочечников контролируется гипоталамической областью головного мозга, так как в задней группе его ядер расположены высшие вегетативные центры симпатической нервной системы. При раздражении нейронов гипоталамуса происходит выброс адреналина из надпочечников и увеличение его содержания в крови.
Кора головного мозга влияет на поступление адреналина в сосудистое русло, что доказывается методом условных рефлексов.
Выделение адреналина из мозгового слоя надпочечников может происходить рефлекторно, например, при мышечной работе, эмоциональном возбуждении, охлаждении организма и при других воздействиях на организм. Выделение адреналина из надпочечников регулируется уровнем сахара в крови. При гипогликемическом состоянии организма происходит рефлекторное выделение адреналина из хромаффинных клеток адреналовой системы.
Участие надпочечников в общем адаптационном синдроме организма . Гормоны коры надпочечников повышают сопротивляемость организма к воздействиям различных факторов (охлаждение, голодание, травма, гипоксия, химическая или бактериальная интоксикация и т. д.). При этом наступают однотипные, неспецифические изменения в организме, проявляющиеся в первую очередь быстрым выделением кортикостероидов, особенно глюкокортикоидов, под влиянием кортикотропина.
Наступающие в организме изменения в ответ на действие чрезвычайных (стрессорных) раздражителей получили название общего адаптационного синдрома. Этот термин принадлежит канадскому патологу и эндокринологу Селье, который в течение многих лет изучал сущность общего адаптационного синдрома и обусловливающие его механизмы.
В дальнейшем было показано, что в развитии общего адаптационного синдрома участвует и мозговой слой надпочечников.
Установлено, что симпатико-адреналовая система начинает реакцию, которая развивается в организме в условиях чрезвычайного напряжения, гормоны коры надпочечников поддерживают и продолжают эту реакцию, в результате которой повышается уровень работоспособности эффекторных клеток.
Селье описаны фазы общего адаптационного синдрома, сущность и значение которых освещается при изучении патологической физиологии.
Половые железы - семенники у мужчин и яичники у женщин - относятся к железам со смешанной функцией. За счет внешнесекреторной функции этих желез образуются мужские и женские половые клетки - сперматозоиды и яйцеклетки. Внутрисекреторная функция проявляется в выработке мужских и женских половых гормонов, которые поступают в кровь.
Половые железы имеют хорошо выраженную сосудистую систему, за счет которой осуществляется их обильное кровоснабжение.
Иннервация половых желез обеспечивается постганглионарными симпатическими нервными волокнами, идущими из солнечного сплетения, и парасимпатическим тазовым нервом .
Развитие половых желез и поступление из них в кровь половых гормонов определяет половое развитие и созревание. Половая зрелость у человека наступает в возрасте 12-16 лет. Она характеризуется полным развитием первичных и появлением вторичных половых признаков.
К первичным половым признакам относятся половые железы (семенники, яичники) и половые органы (половой член, предстательная железа, влагалище, матка, яйцеводы). Они определяют возможность осуществления полового акта и деторождения.
Вторичные половые признаки - это те особенности половозрелого организма, по которым мужчина и женщина отличаются друг от друга. У мужчин вторичными половыми признаками являются растительность на лице, волосяной покров на теле, изменение голоса, формы тела, а также психики и поведения. У женщин к вторичным половым признакам относят особенности расположения волос на теле, изменение формы тела, развитие молочных желез.
Значение половых гормонов в развитии половых признаков отчетливо проявляется в опытах с удалением (кастрация) и пересадкой половых желез у петуха и курицы. Если удалить половые железы у этих птиц, то после кастрации они по виду начинают приближаться к среднему, бесполому типу (рис. 50). Пересадка им половых желез другого пола приводит к развитию внешних признаков и реакций, присущих противоположному полу: петух приобретает признаки и черты поведения, свойственные курице (феминизация), у курицы появляются качества, свойственные петуху (маскулинизация).
Мужские половые гормоны . Образование мужских половых гормонов происходит в особых клетках семенников - интерстициальных. Мужские половые гормоны называют андрогенами . В настоящее время установлено наличие в семенниках двух андрогенов - тестостерона и андростерона . Ежедневная потребность человека в андрогенах составляет около 5 мг. За сутки у мужчин выделяется с мочой 3-10 мкг андрогенов.
Гормоны стимулируют рост и развитие полового аппарата, мужских вторичных половых признаков и появление половых рефлексов. Если вводить андрогены неполовозрелым самцам, то у них преждевременно развиваются половые органы и вторичные половые признаки. Введение андрогенов кастратам-самцам приводит к устранению у них последствий кастрации.
Андрогены необходимы для нормального созревания мужских половых клеток - сперматозоидов. При отсутствии гормонов не образуются подвижные зрелые сперматозоиды. Кроме того, андрогены способствуют более длительному сохранению двигательной активности мужских половых клеток. Андрогены необходимы также для проявления полового инстинкта и осуществления связанных с ним поведенческих реакций.
Андрогены оказывают большое влияние на обмен веществ в организме. Они увеличивают образование белка в различных тканях, особенно в мышцах, уменьшают содержание жира в организме, повышают основной обмен веществ.
Андрогены оказывают влияние на функциональное состояние центральной нервной системы, на высшую нервную деятельность. После кастрации у самцов наступают резкие сдвиги в высшей нервной деятельности, нарушается процесс торможения в коре больших полушарий.
Женские половые гормоны . Образование женских половых гормонов - эстрогенов - происходит в фолликулах яичника. Фолликул представляет собой пузырек, стенка которого образована трехслойной оболочкой. Синтез эстрогенов осуществляется оболочкой фолликула. В желтом теле яичника, которое развивается на месте лопнувшего фолликула, вырабатывается гормон прогестерон . Ежедневная потребность организма женщины в эстрогенах составляет 0,25 мг. За сутки у женщины выделяется с мочой 16-36 мкг эстрогенов.
Эстрогены стимулируют рост яйцеводов, матки, влагалища, вызывают разрастание внутреннего слоя матки - эндометрия, способствуют развитию вторичных женских половых признаков и проявлению половых рефлексов. Кроме того, эстрогены вызывают усиление сокращений мышцы матки, повышают ее чувствительность к гормону задней доли гипофиза окситоцину. Они стимулируют также развитие и рост молочных желез. Прогестерон обеспечивает нормальное протекание беременности. Под его воздействием происходит разрастание слизистой оболочки эндометрия матки. Это создает благоприятные условия для имплантации оплодотворенной яйцеклетки в эндометрий матки. Прогестерон способствует также развитию вокруг имплантированной яйцеклетки так называемой децидуальной ткани. Прогестерон тормозит сокращение мускулатуры беременной матки и уменьшает ее чувствительность к окситоцину. Прогестерон задерживает созревание и овуляцию фолликулов за счет угнетения образования гормона передней доли гипофиза лютропина.
Регуляция образования гормонов половых желез . Образование половых гормонов в половых железах находится под контролем фолликулостимулирующего, лютеинизирующего и лютеотропного гормонов передней доли гипофиза .
У самок фолликулостимулирующий гормон способствует росту и развитию фолликулов, у самцов - созреванию половых клеток - сперматозоидов. Лютеинизирующий гормон обусловливает продукцию мужских и женских половых гормонов, а также овуляцию и образование на месте лопнувшего граафова пузырька желтого тела. Под влиянием лютеотропного гормона происходит синтез гормона желтого тела. Противоположное действие на функции половых желез оказывает гормон эпифиза мелатонин , который тормозит деятельность половых желез.
Функция половых желез регулируется нервной системой. Показано, что нервная система оказывает влияние на активность яичников и семенников рефлекторным путем за счет изменения образования в гипофизе гонадотропных гормонов.
Центральная нервная система участвует в регуляции нормального полового цикла. При изменении функционального состояния центральной нервной системы, например при сильных эмоциях (испуг, горе), может произойти нарушение полового цикла или даже его прекращение (эмоциональная аменорея ).
Таким образом, регуляция гормонообразовательной функции половых желез осуществляется по общему принципу за счет нервных и гуморальных (гормональных) воздействий.
Понятие о тканевых гормонах . В настоящее время известно, что специализированные клетки различных органов и тканей вырабатывают биологически активные вещества. Эти вещества получили название тканевых гормонов. Тканевые гормоны оказывают многообразные влияния на регуляцию деятельности тех органов, где они образуются.
Большая группа тканевых гормонов синтезируется слизистой оболочкой желудочно-кишечного тракта. Эти гормоны влияют на образование и секрецию пищеварительных соков, а также моторную функцию желудочно-кишечного тракта.
В тканях образуются тканевые гормоны, которые участвуют в регуляции местного кровообращения (гистамин расширяет кровеносные сосуды, серотонин обладает прессорным эффектом).
К тканевым гормонам относят также компоненты кининовой системы организма - калликреин, под влиянием которого образуется сосудорасширяющий полипептид - брадикинин.
В последние годы значительную роль в местной регуляции физиологических функций отводят простагландинам - большой группе веществ, образующихся в микросомах всех тканей организма из ненасыщенных жирных кислот. Различные виды простагландинов участвуют в регуляции секреции пищеварительных соков, процесса агрегации тромбоцитов, изменении тонуса гладких мышц сосудов и бронхов.
К тканевым гормонам относят и медиаторы нервной системы - ацетилхолин и норадреналин .
17. Взаимодействие желез внутренней секреции. Гипоталамо-гипофизарная система. Ее роль в регуляции деятельности желез внутренней секреции
Все железы внутренней секреции в целостном организме находятся в постоянном взаимодействии. Гормоны гипофиза регулируют работу щитовидной железы, поджелудочной, надпочечников, половых желез. Гормоны половых желез воздействуют на работу зобной железы, а гормоны зобной - на половые железы и т.д.
Взаимодействие проявляется и в том, что реакция того или иного органа нередко осуществляется только при последовательном воздействии ряда гормонов. Таковы, например, циклические изменения слизистой оболочки матки: каждый из гормонов может вызвать направленные изменения слизистой только в том случае, если предварительно она подвергалась воздействию какого-то другого определенного гормона. Железы внутренней секреции регулируют работу друг друга по принципу обратной связи. При этом если гормон какой-то железы усиливает работу другой железы, то последняя оказывает на первую тормозное действие, а это приводит к уменьшению возбуждающего влияния первой железы на вторую.
Действие различных гормонов желез может быть как синергичным, т.е. однонаправленным, так и антагонистичным, т.е. противоположно направленным. Противоположно действуют на углеводный обмен гормон надпочечников адреналин и гормон поджелудочной железы инсулин. Гормон щитовидной железы и адреналин действуют, наоборот, как синергисты. Взаимодействие может осуществляться и посредством нервной системы. Гормоны одних желез воздействуют на нервные центры, а импульсы, идущие от нервных центров, меняют характер деятельности других желез.
Гипоталамо-гипофизарная система - объединение структур гипофиза и гипоталамуса, выполняющее функции как нервной системы, так и эндокринной. Этот нейроэндокринный комплекс является примером того, насколько тесно связаны в организме млекопитающих нервный и гуморальный способы регуляции.
С одной стороны, они обладают самостоятельным влиянием на многие функции организма (например, на обучение, память, поведенческие реакции), с другой стороны, активно участвуют в регуляции деятельности самой Г.-г. с., влияя на гипоталамус, а через аденогипофиз - на многие стороны вегетативной деятельности организма (снимают ощущение боли, вызывают или уменьшают чувство голода или жажды, влияют на перистальтику кишечника и т.д.). Наконец, эти вещества оказывают определенный эффект на обменные процессы (водно-солевой, углеводный, жировой). Т.о., гипофиз, обладая самостоятельным спектром действия и тесно взаимодействуя с гипоталамусом, участвует в объединении всей эндокринной системы и регуляции процессов поддержания постоянства внутренней среды организма на всех уровнях его жизнедеятельности - от метаболического до поведенческого.
18. Особенности развития организма в период полового созревания. Влияние гормонов гипофиза, половых желез на рост и развитие детского организма
Биологической зрелости организм человека достигает в течение периода полового созревания. В это время происходит пробуждение полового инстинкта, поскольку дети не рождаются с развитым половым рефлексом. Сроки наступления полового созревания и его интенсивность различны и зависят от многих факторов: состояния здоровья, характера питания, климата, бытовых и социально-экономических условий. Немаловажную роль играют и наследственные особенности. В городах половое созревание подростков обычно наступает раньше, чем в сельской местности.
В переходный период происходит глубокая перестройка всего организма. Активизируется деятельность желез внутренней секреции. Под влиянием гормонов гипофиза ускоряется рост тела в длину, усиливается деятельность щитовидной железы, надпочечников, начинается активная деятельность половых желез. Повышается возбудимость вегетативной нервной системы. Под влиянием половых гормонов происходит окончательное формирование половых органов и половых желез, начинают развиваться вторичные половые признаки. У девочек округляются контуры тела, усиливается отложение жира в подкожной клетчатке, увеличиваются и развиваются грудные железы, кости таза раздаются в ширину. У мальчиков растут волосы на лице и теле, ломается голос, происходит накопление семенной жидкости.
Начало пубертата связывают с высокой пульсативной выработкой гонадотропин релизинг-гормона в гипоталамусе, который стимулирует выработку лютеинизирующего и фолликулостимулирующего гормонов в гипофизе. В ответ на эти сигналы половые железы вырабатывают различные гормоны, стимулирующие рост и развитие мозга, костей, мышц, кожи, и репродуктивных органов. Рост тела ускоряется в первой половине пубертатного периода, а полностью заканчивается с завершением полового созревания. До начала полового созревания различия в строении тела девочки и мальчика сводятся практически только к половым органам. В течение периода полового созревания формируются значительные различия в размерах, форме, составе и функции многих структур и систем организма, наиболее очевидные из которых относят к вторичным половым признакам.
Половые гормоны регулируют развитие половых органов и появление первичных и вторичных половых признаков. Каждая половая железа вырабатывает гормоны, характерные для своего пола, - эстрогены в яичнике и андрогены в семенниках.
Тестостерон, который начинает вырабатываться при половом созревании, определяет вторичные мужские половые признаки - рост бороды, низкий голос, развитие мускулатуры и другие.
В женском яичнике по достижении половой зрелости выделяется эстрадиол, который способствует округлению женского тела, делает голос высоким и т.д. Кроме того, также вырабатывается прогестерон, регулирующий менструальный цикл и другие половые процессы.
Формировать настрой на здоровый образ жизни. 3. ТСО и средства наглядности: таблицы “Схема кровообращения”, бинты, жгуты резиновые, палочки. 4. Используемая литература: 1. Сапин, М.Р. Анатомия и физиология человека с возрастными особенностями детского организма [Текст] / М.Р. Сапин, В.И. Сивоглазов. – М: Издательский центр “Академия”, 1999. – 448 с. 2. Сонин, Н.И. Биология. 8 класс. Человек [ ...
Только один половой инстинкт. Во-вторых, потому, что в человеческом поведении исключительная роль принадлежит социальным реакциям - поведению, определяемому положением человека в обществе, коллективе, социальной среде. К сожалению, зарубежные физиологи зачастую строят свои нейрефизиологические концепции, исходя из психоанализа Фрейда. [функцию коры, общую для человека и животных, обуславливаю- ...
Точки зрения как высшей ступени познавательной деятельности человека в отличие от обиходного, житейского знания, религии и философии, также обсуждается их взаимное соотношение. Выявляются основные тенденций в развитии научной и философской мысли с IХ-Х вв. до настоящего времени. Ивановский предложил интересную классификацию наук. Он разделил все науки на теоретические и практические, прикладные. ...
Пути целостного научного познания человека, которому в современных условиях должна соответствовать система наук о человеке, объединяющая различные области естествознания и общественных наук. Именно классики марксизма предвидели воссоединение истории и естествознания в изучении человека, образование в будущем исторического естествознания человека. Все развитие общественных и естественных наук...
Реферат на тему:
Основные механизмы регуляции активности эндокринных желез
1. Автономная (базальная) саморегуляция активности эндокринной функции. Основана на обратном влиянии обменных процессов. Установлена в экспериментах с перфузией железы растворами, содержащими регулируемый фактор (метаболит) в различных концентрациях. Характеризуется следующей закономерностью: регулируемый железой метаболит оказывает стимулирующее действие на эндокринную функцию, если гормон снижает его содержание, но тормозит ее, если гормон повышает содержание метаболита (пример: влияние уровня глюкозы крови на выделение инсулина и глюкагона). Этот механизм - основа поддержания метаболического гомеостаза.
2.Взаимодействие между гипофизом и железами-мишенями. Основано на прямой (положительной, стимулирующей) связи и обратной (отрицательной, тормозящей) связи, носит также название «плюс- минус-взаимодействие». Например, аденогипофиз выделяет АКТГ, оказывающий стимулирующее действие на кору надпочечников и выделение кортизола, который, в свою очередь, тормозит секрецию АКТГ. Этот принцип является основой саморегуляции активности эндокринной системы и обеспечивает поддержание эндокринного гомеостаза.
3.Нервный контроль эндокринной активности. Осуществляется через гипоталамус. Основные пути:
1)парааденогипофизарный (нервно-проводниковый), реализуется через симпатические и парасимпатические нервы желез;
2)трансгипофизарный, включающий гипоталамические факторы (гормоны) и гуморальный контроль функции аденогипофиза.
Известные транспортные системы, обеспечивающие движение БАВ в гипофиз:
1) выделение в портальную систему гипофиза гипоталамических факторов, активирующих (либерины) или угнетающих (статины) гормонопоэз в передней доле гипофиза;
2) аксональный транспорт - перенос нейрогормонов (вазопрессина и окситоцина) из нейросекреторных ядер (супраоптического и паравентрикулярного) в заднюю долю гипофиза.
Гипоталамическая регуляция функций аденогипофиза контролируется отрицательной обратной связью. Например, кортиколиберин увеличивает секрецию АКТГ, который тормозит активность гипоталамических клеток, продуцирующих кортиколиберин. В системе регуляции активности длинных эндокринных осей «гипоталамус-гипофиз-железа-мишень» эта петля обратной связи носит название «короткой». Второй вариант регуляции активности такой же оси - «длинная петля» обратной связи, т.е. взаимодействие между гипоталамусом и железой-мишенью, основанное на чувствительности гипоталамических нейронов, продуцирующих соответствующий рилизинг-фактор, к гормону соответствующей железы-мишени. Все эти взаимодействия обеспечивают поддержание эндокринного гомеостаза.
4. Внешний контроль. В нем принимают участие лимбические структуры, старая и новая кора, через которые осуществляются воздействия из внешней среды (холод, тепло, свет, факторы, вызывающие психическое и эмоциональное напряжение и т.д.). Внешний контроль переводит эндокринную систему на иной функциональный уровень, соответствующий новым потребностям организма, т.е. обеспечивает адаптацию к меняющимся условиям внешней среды.
Биологическое значение эндокринной функции:
1) поддержание гомеостаза;
2) формирование адаптивных (приспособительных) реакций.
Механизмы компенсации нарушенной функции эндокринной железы
Изменения функций эндокринных желез, происходящие под влиянием повреждающих факторов среды, как правило, сопровождаются нарушениями в организме обмена веществ и физиологических функций. Соответственно, компенсаторные процессы в эндокринной системе следует разделить на две основные группы:
1)компенсация нарушенной функции самой эндокринной железы;
2)компенсация нарушенных процессов метаболизма и физиологических функций, регулируемых в организме эндокринной железой, при недостаточности ее гормонов.
Механизмы компенсаторных процессов первой группы могут быть как внутриорганными и внутрисистемными, так и межсистемными. Во-первых, компенсация нарушенной функции той или иной железы осуществляется за счет механизмов саморегуляции на уровне самой железы или системной регуляции по принципу обратной связи. Во-вторых, компенсация реализуется, как и в большинстве других органов, за счет мобилизации процессов физиологической и репаративной регенерации, способность к которой у железистой ткани достаточно высока. В-третьих, компенсаторные процессы осуществляются за счет изменения функций других систем организма, например, обеспечивающих всасывание необходимых для синтеза гормонов железы субстратов в желудочно-кишечном тракте, транспорт гормонов в свободном состоянии и в составе белковых комплексов, метаболизм и деградацию гормонов, экскрецию гормонов, наконец, связывание гормонов на уровне эффектора.
Компенсаторные процессы второй группы реализуются благодаря тому, что в регуляции основных метаболических и функциональных процессов принимает участие, как правило, несколько гормонов разных эндокринных желез, что позволяет компенсировать недостаточность или избыточность одних гормонов эффектами других (внутрисистемная компенсация). Компенсаторные процессы этой группы осуществляются и за счет межсистемных реакций с помощью нервной регуляции и саморегуляции метаболических и физиологических функций.
Поскольку механизмы саморегуляции функции эндокринной железы, прежде всего, связаны с процессами депонирования гормонов, их предшественников и даже субстратов в самой железе, создаваемый таким образом запас гормонов, предшественников и субстратов может обеспечить быструю, но кратковременную компенсацию возникающего в организме дефицита субстрата или повышенной потребности в гормоне. Так, в коллоиде щитовидной железы, находящемся в фолликулах, хранятся йодтиронины и йодтирозины и даже свободный йодид.
Ауторегуляция синтеза и секреции тиреоидных гормонов на уровне самой железы обеспечивается уровнем йода. Недостаток его активирует экстракцию йодида из крови, возрастание кровотока через щитовидную железу и ускорение биосинтеза тиреоидных гормонов. Напротив, избыток йодида подавляет синтез и секрецию тиреоидных гормонов. Механизм ингибирующего действия йодида, как правило, проявляющегося в условиях избыточной продукции гормонов, заключается в снижении экстракции йодида из крови, торможении процессов органического связывания йода, а также подавлении секреции гормонов железой. Назначение йодида с лечебной целью практикуется у больных с гиперфункцией щитовидной железы, при зобе. Избыточность ингибирующего влияния чрезмерных дозировок йодида у больных с гипертиреоидным зобом ведет к переходу гипертиреоидного состояния в эутиреоидное.
Для компенсации нарушенной функции эндокринной железы важнейшее значение имеет системный уровень регуляции, реалиизующийся с помощью механизма обратной связи. Так, регуляция функции щитовидной железы обеспечивается гипоталамо-аденогипофизарной системой с помощью пептидов: тиреолиберина гипоталамуса и тиреотропина гипофиза. Изменение уровня гормонов щитовидной железы в крови (преимущественно трийодтиронина) вызывает противоположные сдвиги в синтезе и секреции этих пептидов. При дефиците тиреоидных гормонов повышающийся по принципу обратной связи уровень тиреотропина в крови способствует активации в щитовидной железе всех биосинтетических и секреторных процессов, а также стимулирует трофику и пластические процессы, физиологическую и репаративную регенерацию, что ведет к восстановлению сниженной функции железы.
Необходимым условием регенерации железы после ее повреждения является наличие определенной концентрации в крови тиреоидных гормонов, продуцируемых поврежденными структурами железы. Это связано с тем, что гормоны щитовидной железы необходимы для процессов биосинтеза белка и деления клеток в организме. Они стимулируют регенерацию большинства тканей организма вообще и самой железы в частности. Таким образом, при полном прекращении секреции тиреоидных гормонов или снижении их концентрации в крови ниже порогового уровня регенерация железы даже при избытке тиреотропина оказывается невозможной. Если функция железы снижена в результате дефицита йода или если повреждение ее структур оказалось столь значительным, что привело к резкому уменьшению уровня тиреоидных гормонов в крови, мобилизуемый в кровь по механизму обратной связи тиреотропин вызывает не регенерацию, а компенсаторную гипертрофию железы. Следовательно, процессы регенерации будут тем слабее, чем меньше остается неповрежденной ткани (например, после резекции).
При недостаточности процессов регенерации щитовидной железы иногда возникает необходимость в их искусственной стимуляции. Искусственное управление регенерацией щитовидной железы требует экзогенного введения тщательно дозируемых оптимальных количеств тиреоидных гормонов, чтобы, с одной стороны, стимулировать процессы регенерации, а с другой - не подавить их избытком повышенной секреции тиреотропина.
Регенераторная способность высока и в других эндокринных железах, в частности в надпочечниках. Так, гиперфункция коры надпочечников, вызванная, например, избыточной стимуляцией кортикотропином гипофиза, приводит к ее гипертрофии вследствие усиления секреторного процесса. При этом происходит и перестройка структуры коры с преимущественным увеличением массы клеток пучковой зоны. Регенерация коры надпочечников есть следствие первичного повреждения ткани, и хотя при этом механизм обратной связи приводит к повышению в крови уровня кортикотропина, для полноценной регенерации необходимы и другие вещества - клеточные стимуляторы регенерации, тиреоидные гормоны, а также предшественники синтеза и метаболиты стероидных гормонов коры надпочечников. Процесс регенерации коры надпочечников развивается при различных степенях повреждения, даже при энуклеации, то есть почти полном удалении. Формирующаяся при регенерации перестройка метаболических процессов ведет к изменению количественных и качественных характеристик биосинтеза стероидных гормонов, что не только вызывает стимуляцию репаративных процессов в самой коре надпочечников, но и влияет на функции организма, нередко приводя к вторичным нарушениям. Так, следствием регенерации коры надпочечников является артериальная гипертензия. В экспериментах на животных показано, что повреждение коры надпочечников, воспроизводимое разными способами (раздавливанием, прошиванием, энуклеацией и т.п.), приводит к формированию артериальной гипертензии, получившей название «регенерационной».
Компенсация нарушенных функций эндокринных желез осуществляется и на межсистемном уровне. Так, биологическая активность секретируемых в кровь гормонов меняется в результате их связывания с транспортными белками крови. Избыточная секреция кортизола корой надпочечников ведет к увеличению в крови не только свободной, но и связанной с транскортином формы гормона, а избыточное связывание гормона с транспортными белками уменьшает его биологическую активность. Это происходит в торпидную фазу травматического шока, когда повышенная секреция кортизола сопровождается избыточным образованием связанной формы гормона. Напротив, в начальную фазу стресса («реакция тревоги» по Г. Селье) происходит высвобождение кортизола из связи с транскортином, что ведет к увеличению в крови концентрации биологически активной формы гормона и является необходимым условием защитной реакции организма. Благодаря образованию нескольких транспортных форм гормона осуществляется более значимая компенсация избыточных количеств гормона в крови. Так, при повышении концентрации кортизола в крови до уровня > 1,0 мкмоль/л часть гормона связывается также с альбумином крови.
Компенсация избыточной секреции в кровь гормонов осуществляется и через активацию их разрушения в печени, метаболических превращений в тканях-мишенях и экскреции с мочой. При не- достаточном синтезе и секреции гормонов эти процессы, напротив, протекают менее интенсивно. К компенсаторным процессам межсистемного уровня относится и изменение депонирования гормо- нов в тканях. Так, при тиреотоксикозе в миокарде снижается содержание депонированных катехоламинов, поскольку при повышенном уровне тироксина нарушаются процессы окислительного фосфорилирования, и развивается дефицит АТФ, а также тормозится активность дофадекарбоксилазы. Избыточное количество в крови тиреоидных гормонов вызывает повышение чувствительности тканей, в частности сердца, к катехоламинам. Уменьшение количества катехоламинов в миокарде, таким образом, является важным механизмом снижения влияния избыточных количеств тиреоидных гормонов на сердечную мышцу.
Компенсаторные реакции на уровне эффектора нередко подчиняются правилу исходного состояния. Сущность этого правила заключается в том, что исходное состояние функциональной активности ткани, органа или системы определяет величину и характер их реакции на раздражитель. Так, в условиях повышенной функциональной активности эффектора (включая и уровень обмена веществ) гормоны-активаторы функции могут вообще не вызывать эффекта либо вести к ослабленному или даже противоположному (то есть угнетающему) эффекту. Напротив, при ослабленной функциональной активности эффектора такие гормоны-стимуляторы вызывают, как правило, более мощный активирующий эффект. Подобной закономерности подчиняются и метаболические эффекты гормонов. Например, в условиях повышенного катаболизма белка в организме глюкокортикоиды либо теряют свой катаболический эффект, либо проявляют его несколько слабее, либо вызывают даже анаболическое действие. В механизмах реализации правила исходного состояния, наряду с действием гормонов-антагонистов и процессами саморегуляции метаболизма, существенную роль играет зависящее от функциональной активности клеток изменение количества и аффинности клеточных мембранных рецепторов гормонов.
Компенсация избытка или недостатка уровня гормонов в крови может также осуществляться на уровне тканей-мишеней посредством изменения числа и аффинности клеточных мембранных рецепторов, приводя к десенситизации клеток в условиях избытка гормонов или к их сенситизации при гормональном дефиците.
Компенсация нарушений процессов метаболизма и физиологических функций, регулируемых эндокринной железой, при недостаточности ее гормонов. Наиболее значимую роль в компенсации нарушений деятельности эндокринных желез играют компенсаторные процессы, направленные не на поддержание секреторной деятельности железы, уровня гормона в крови или его влияния на органы-мишени, а на обеспечение компенсации недостаточных или избыточных эффектов гормона, то есть компенсации нарушений регулируемых гормоном процессов - метаболических и функциональных.
Один из важнейших механизмов такой компенсации связан с наличием синергизма и антагонизма эффектов гормонов разных эндокринных желез. Так, адреналин, глюкагон, глюкокортикоиды, соматотропин повышают уровень глюкозы в крови за счет расщепления гликогена, глюконеогенеза и подавления утилизации глюкозы периферическими тканями. Инсулин противодействует этим эффектам и вызывает гипогликемию. Примерами синергизма (частичного) могут служить эффекты паратирина и кальцитриола (активация всасывания кальция в кишечнике), а антагонизма – эффекты паратирина (гиперкальциемия) и кальцитонина (гипокальциемия). Как правило, синергизм и антагонизм эффектов гормонов являются неполными, поэтому компенсация одних нарушений метаболизма и функций сопровождается усугублением других. Это особенно ярко тпроявляется в процессе формирования нарушений деятельности эндокринной железы, когда нерезкие, предпатологические отклонения функции компенсируются, а более выраженные - проявляются.
Деятельность эндокринных желез взаимозависима. Эта взаимосвязь выражается не только в изменениях синтеза и секреции гормонов одной железы под влиянием гормонов другой (например, кортикостероиды подавляют функцию щитовидной железы), но и в соответствующих процессах на уровне эффекторов (например, паратирин ингибирует антидиуретический эффект вазопрессина). Способность гормонов менять реакцию ткани-мишени на действие других гормонов и нейромедиаторов, получившая название «реактогенное действие гормонов», является одним из важных механизмов компенсации нарушенных в организме метаболических процессов и физиологических функций при патологии эндокринной системы. Так, например, при нерезком дефиците соматотропина на- рушения роста тела не происходит благодаря реактогенному дейст- вию инсулина и инсулиноподобных факторов роста, повышающих чувствительность тканей к соматотропину.
Основные механизмы нарушения функций эндокринных желез
Ветви нерва подходят к надпочечникам, выделяют ацетилхолин и вызывают усиление синтеза и секреции адреналина и норадреналина железой.
Мозговой слой надпочечников и симпатическая нервная система, будучи тесно связанными друг с другом функционально, обозначаются термином «симпато-адреналовая система». Наиболее ярко повреждение функции симпато-адреналовой системы проявляется при феохромоцитоме.
Феохромоцитома - катехоламинпродуцирующая опухоль хромаффинной ткани, локализующаяся в мозговом веществе надпочечников.
Продукция катехоламинов при феохромоцитоме повышена в десятки раз. Ведущим физиологическим механизмом нарушений при феохромоцитоме является артериальная гипертензия (возрастает уровень норадреналина).
Нервные окончания, подходящие к другим эндокринным железам, вступают в синаптические контакты с кровеносными сосудами, которые оплетают гормонпродуцирующие клетки. В этих случаях перерезка нервов или их раздражение нарушает кровоснабжение желез, тем самым опосредованно изменяя их функцию.
Второй механизм регуляции - нейроэндокринный (гипоталамический, трансгипофизарный). В данном случае регулирующее влияние ЦНС на физиологическую активность желез внутренней секреции реализуется через гипоталамус, который является конечным морфологическим образованием, обеспечивающим функциональную связь головного мозга с эндокринной системой.
Основной механизм деятельности гипоталамических нейронов - трансформация нервного импульса в специфический эндокринный процесс, который сводится к биосинтезу гормона в теле нейро- на и сбрасыванию образовавшегося секрета из окончаний аксона в кровь.
При этом осуществляется два типа нейроэндокринных реакций: один из них связан с образованием и секрецией ризилинг-факторов- главных регуляторов секреции гормонов аденогипофиза, другой - с образованием нейрогипофизарных гормонов.
В первом случае гипоталамические гормоны образуются в ядрах среднего и заднего отделов подбугровой области, затем поступают по аксонам их нейронов в область среднего возвышения, где могут накапливаться и далее проникать в специальную систему портальной циркуляции аденогипофиза. Эти высокоактивные вещества (нейросекреты, нейрогормоны) избирательно регулируют гормонообразовательные процессы аденогипофиза.
По направленности эффекта гипоталамические рилизинг-факторы делятся на гипофизарные либерины и статины.
Изменение центральной эндокринной регуляции может быть связано с первичным изменением выработки рилизинг-факторов или тропных гормонов, в результате которого возникают вторичные нарушения функции эндокринной железы (вторичные эндокринопатии). Эндокринопатии, вызванные прямым повреждением ткани железы, получили название первичных.
Во втором случае гормоны образуются в ядрах переднего гипоталамуса, спускаются по аксонам в заднюю долю гипофиза, где депонируются, а оттуда могут поступать в системную циркуляцию и действовать на периферические органы (вазопрессин, АДГ и окситоцин).
Нарушение эндокринных механизмов регуляции
Эндокринная регуляция связана с непосредственным влиянием одних гормонов на биосинтез и секрецию других. Гормональную регуляцию эндокринных функций осуществляет несколько групп гормонов.
Особую роль в гормональной регуляции многих эндокринных функций играет передняя доля гипофиза. В различных ее клетках образуется ряд тропных гормонов (АКТГ, ТТГ, ЛГ, СТГ), основное значение которых сводится к направленной стимуляции функций и трофики некоторых периферических эндокринных желез (кора надпочечников, щитовидная железа, гонады). Все тропные гормоны имеют белково-пептидную природу (олигопептиды, простые белки, гликопротеиды).
После экспериментального хирургического удаления гипофиза зависимые от него периферические железы подвергаются гипотрофии, в них резко снижается гормональный биосинтез. Следствием этого является подавление процессов, регулируемых соответствующими периферическими железами. Аналогичная картина наблюдается у человека при полной недостаточности функции гипофиза (болезнь Симмондса). Введение тропных гормонов животным после гипофизэктомии постепенно восстанавливает структуру и функцию зависимых от гипофиза эндокринных желез.
К негипофизарным гормонам, непосредственно регулирующим периферические эндокринные железы, относятся, в частности, глюкагон (гормон а-клеток поджелудочной железы, который наряду с влиянием на углеводный и липидный обмен в периферических тканях может оказывать прямое стимулирующее действие на Р-клетки той же железы, вырабатывающие инсулин) и инсулин (непосредственно контролирует секрецию катехоламинов надпочечниками и СТГ гипофизом).
Нарушения в системе обратной связи
В механизмах регуляции «гормон-гормон» существует сложная система регуляторных взаимосвязей - как прямых (нисходящих), так и обратных (восходящих).
Разберем механизм обратной связи на примере системы «гипоталамус-гипофиз-периферические железы».
Прямые связи начинаются в гипофизотропных областях гипоталамуса, которые получают по афферентным путям мозга внешние сигналы к запуску системы.
Гипоталамический стимул в форме определенного рилизинг-фактора передается в переднюю долю гипофиза, где усиливает или ослабляет секрецию соответствующего тропного гормона. Последний в повышенных или сниженных концентрациях через системную циркуляцию поступает к регулируемой им периферической эндокринной железе и изменяет ее секреторную функцию.
Обратные связи могут исходить как от периферической железы (наружная обратная связь), так и от гипофиза (внутренняя обратная связь). Восходящие наружные связи заканчиваются в гипо- таламусе и гипофизе.
Так, половые гормоны, кортикоиды, тиреоидные гормоны могут оказывать через кровь обратное влияние и на регулирующие их области гипоталамуса, и на соответствующие тропные функции гипофиза.
Важное значение в процессах саморегуляции имеют также внутренние обратные связи, идущие от гипофиза к соответствующим гипоталамическим центрам.
Таким образом, гипоталамус:
С одной стороны, принимает сигналы извне и посылает приказы по линии прямой связи к регулируемым эндокринным железам;
С другой стороны, реагирует на сигналы, идущие изнутри системы от регулируемых желез по принципу обратной связи.
По направленности физиологического действия обратные связи могут быть отрицательными и положительными. Первые как бы самоограничивают, самокомпенсируют работу системы, вторые самозапускают ее.
При удалении периферической железы, регулируемой гипофизом, или при ослаблении ее функции секреция соответствующего тропного гормона возрастает. И наоборот: усиление ее функции приводит к торможению секреции тропного гормона.
Процесс саморегуляции функции желез по механизму обратной связи всегда нарушается при любой форме патологии эндокринной системы. Классическим примером может служить атрофия коры надпочечников при длительном лечении кортикостероидами (в первую очередь, глюкокортикоидными гормонами). Объясняется это тем, что глюкокортикоиды (кортикостерон, кортизол и их аналоги):
Являются мощными регуляторами углеводного и белкового обмена, вызывают повышение концентрации глюкозы в крови, тормозят синтез белка в мышцах, соединительной ткани и лимфоидной ткани (катаболический эффект);
Стимулируют образование белка в печени (анаболический эффект);
Повышают резистентность организма к различным раздражителям (адаптивный эффект);
Обладают противовоспалительным и десенсибилизирующим действием (в больших дозах);
Являются одним из факторов, поддерживающих артериальное давление, количество циркулирующей крови и нормальную проницаемость капилляров.
Указанные эффекты глюкокортикоидов обусловили их широкое клиническое применение при заболеваниях, в основе патогенеза которых лежат аллергические процессы либо воспаление. В этих случаях вводимый извне гормон по механизму обратной связи тормозит функцию соответствующей железы, но при длительном введении приводит к ее атрофии. Поэтому больные, прекратившие лечение препаратами глюкокортикоидных гормонов, попадая в ситуацию, когда под влиянием повреждающих факторов (операция, бытовая травма, интоксикация) у них развивается стрессовое состояние, не отвечают адекватным усилением секреции собственных кортикостероидов. В результате у них может развиться острая надпочечниковая недостаточность, которая сопровождается сосудистым коллапсом, судорогами, развитием комы. Смерть у таких больных может наступить через 48 часов (при явлениях глубокой комы и сосудистого коллапса). Аналогичная картина может наблюдаться при кровоизлиянии в надпочечники.
Значение механизма обратной связи для организма можно рассмотреть также на примере викарной гипертрофии одного из надпочечников после хирургического удаления второго (односторонняя адреналэктомия). Такая операция вызывает быстрое падение уровня кортикостероидов в крови, что усиливает через гипоталамус адренокортикотропную функцию гипофиза и приводит к повышению концентрации АКТГ в крови, следствием которого является компенсаторная гипертрофия оставшегося надпочечника.
Длительный прием тиреостатиков (или антитиреоидных веществ), подавляющих биосинтез гормонов щитовидной железы (метилурацил, мерказолил, сульфаниламиды), вызывает усиление секреции тиреотропного гормона, а это, в свою очередь, обусловливает разрастание железы и развитие зоба.
Важную роль механизм обратной связи играет также в патогенезе адреногенитального синдрома.
Неэндокринная (гуморальная) регуляция
Неэндокринная (гуморальная) регуляция - регулирующее действие на эндокринные железы некоторых негормональных метаболитов.
Этот способ регуляции в большинстве случаев является, по существу, самонастройкой эндокринной функции. Так, глюкоза, гуморально действуя на эндокринные клетки, изменяет интенсивность продукции инсулина и глюкагона поджелудочной железой, адреналина мозговым слоем надпочечников, СТГ аденогипофизом. Уровень секреции паратгормона околощитовидными железами и кальцитонина щитовидной железой, контролирующих кальциевый обмен, в свою очередь, регулируется концентрацией ионов кальция в крови. Интенсивность биосинтеза альдостерона корой надпочечников обусловлена уровнем ионов натрия и калия в крови.
Неэндокринная регуляция эндокринных процессов представляет собой один из важнейших способов поддержания метаболического гомеостаза.
Для ряда желез (а- и (3-клетки островкового аппарата поджелудочной железы, околощитовидные железы) гуморальная регуляция негормональными агентами по принципу самонастройки имеет первостепенное физиологическое значение.
Особый интерес приобретает образование негормональных факторов стимуляции деятельности эндокринных желез в условиях патологии. Так, при некоторых формах тиреотоксикоза и воспаления щитовидной железы (тиреоидит) в крови больных появляется длительно действующий тиреоидный стимулятор (longactingthyroidstimulator - LATS.
LATS представлен гормонально активными аутоантителами (IgG), вырабатываемыми к патологическим компонентам (аутоантигенам) клеток щитовидной железы. Аутоантитела, избирательно связываясь с клетками щитовидной железы, специфически стимулируют в ней процессы секреции тиреоидных гормонов, приводя к развитию патологической гиперфункции. Они действуют аналогично ТТГ, усиливая процессы синтеза и секреции щитовидной железой тироксина и трийодтиронина.
Не исключено, что аналогичные метаболиты могут образовываться и к специфическим белкам других эндокринных желез, вызывая нарушение их функции.
Периферические (внежелезистые) механизмы регуляции
Функция той или иной эндокринной железы зависит также от величины концентрации гормонов в крови, уровня их резервирования комплексообразующими (связывающими) системами крови, скорости их захвата периферическими тканями. В развитии многих эндокринных заболеваний весьма значительную роль могут играть:
1) нарушение инактивации гормонов в тканях и
2) нарушение связывания гормонов белками;
3) образование антител к гормону;
4) нарушение соединения гормона с соответствующими ре- цепторами в клетках-мишенях;
5) наличие антигормонов и их действие на рецепторы по меха- низму конкурентного связывания.
Антигормоны - вещества (в том числе гормоны), имеющие сродство к рецепторам данного гормона и взаимодействующие с ними. Занимая рецепторы, они блокируют эффект данного гормона.
Патологические процессы в железе – эндокринопатии
Одной из причин нарушения нормальных взаимодействий в эндокринной системе являются патологические процессы в самих эндокринных железах, вследствие прямого поражения одной или нескольких из них. В патологических условиях возможно несколько вариантов нарушения деятельности эндокринных желез:
1) не соответствующая потребностям организма чрезмерно высокая инкреция (гиперфункция);
2) не соответствующая потребностям организма чрезмерно низкая инкреция (гипофункция);
3) качественное нарушение гормонообразования в железе, качественное нарушение инкреции (дисфункция).
Ниже приведена классификация эндокринопатии.
1. По характеру изменения функции: гиперфункция, гипофункция, дисфункция, эндокринные кризы.
Дисфункция - нарушение соотношений между гормонами, выделяемыми одной и той же железой. Примером может служить нарушение соотношений между эстрогенами и прогестероном, считающееся важным фактором патогенеза фибромиомы матки.
Эндокринные кризы - острые проявления эндокринной патологии - могут быть гипер- и гипофункциональными (тиреотоксичекий криз, гипотиреоидная кома и др.).
2.По происхождению: первичные (развивающиеся в результате первичного повреждения ткани железы) и вторичные (развивающиеся в результате первичного повреждения гипоталамуса).
1. Физиологическая роль желез внутренней секреции. Характеристика действия гормонов.
Железы внутренней секреции — это специализированные органы, имеющие железистое строение и выделяющие свой секрет в кровь. У них отсутствуют выводные протоки. К таким железам относятся: гипофиз, щитовидная железа, околощитовидная железа, надпочечники, яичники, яички, зобная железа (тимус), поджелудочная железа, эпифиз, APUD - система(система захвата предшественников аминов и их декарбоксилирование), а также сердце - вырабатывает предсердный натрий-диуретический фактор, почки - вырабатывают эритропоэтин, ренин, кальцитриол, печень - вырабатывает соматомедин, кожа - вырабатывает кальциферол (витамин Д 3), ЖКТ - вырабатывает гастрин, секретин, холицистокинин, ВИП(вазоинтестинальный пептид), ЖИП(желудочноингибирующий пептид).
Гормоны выполняют следующие функции:
Участвуют в поддержание гомеостаза внутренней среды, контролируют уровень содержания глюкозы, объем внеклеточной жидкости, артериальное давление, баланс электролитов.
Обеспечивают физическое, половое, умственное развитие. А также отвечают за репродуктивный цикл (менструальный цикл, овуляция, сперматогенез, беременность, лактация).
Контролируют образование и использование питательных веществ и энергетически ресурсов в организме
Гормоны обеспечивают процессы адаптации физиологических систем к действию раздражителей внешней и внутренней среды и участвуют в поведенческих реакциях(потребность в воде, пище, половое поведение)
Являются посредниками в регуляции функций.
Железы внутренней секреции создают одну из двух систем регуляции функций. Гормоны отличаются от медиаторов, так как изменяют химические реакции в клетках на которые они действуют. Медиаторы вызывают электрическую реакцию.
Термин «гормон» происходит от греческого слова HORMAE - «возбуждаю, побуждаю».
Классификация гормонов.
По химическому строению :
1. Стероидные гормоны - производные холестерина (гормоны коры надпочечников, половых желез).
2. Полипептидные и белковые гормоны(передней доли гипофиза, инсулин).
3. Производные аминокислоты тирозина(адреналин, норадреналин, тироксин, трийодтиронин).
По функциональному значению:
1. Тропные гормоны (активируют деятельность других желез внутренней секреции; это гормоны передней доли гипофиза)
2. Эффекторные гормоны (действуют непосредственно на процессы обмена в клетках-мишенях)
3. Нейрогормоны (выделяются в гипоталамусе - либерины (активирующие) и статины (тормозящие)).
Свойства гормонов.
Дистантный характер действия (напр., гормоны гипофиза влияют на надпочечники),
Строгая специфичность гормонов(отсутствие гормонов приводит к выпадению определённой функции, и предупредить этот процесс можно только введением необходимого гормона),
Обладают высокой биологической активностью (образуются в малых концентрациях в ЖВС.),
Гормоны не обладают рядовой специфичностью,
Имеют короткий период полураспада (быстро разрушаются тканями, но имеют длительный гормональный эффект).
2. Механизмы гормональной регуляции физиологических функций. Ее особенности по сравнению с нервной регуляцией. Системы прямой и обратной (положительной и отрицательной) связей. Методы изучения эндокринной системы.
Внутренней секрецией (инкрецией) называется выделение специализированных биологически активных веществ - гормонов - во внутреннюю среду организма (кровь или лимфу). Термин "гормон" был впервые применен в отношении секретина (гормона 12-п.кишки) Старлингом и Бейлисом в 1902 году. Гормоны отличаются от других биологически активных веществ, например, метаболитов и медиаторов, тем, что они, во-первых, образуются высокоспециализированными инкреторными клетками, во-вторых, тем, что оказывают влияние через внутреннюю среду на отдаленные от железы ткани, т.е. обладают дистантным действием.
Наиболее древней формой регуляции является гуморально-метаболическая (диффузия активных веществ к соседним клеткам). Она в различной форме встречается у всех животных, особенно отчетливо проявляется в эмбриональном периоде. Нервная система по мере своего развития подчинила себе гуморально-метаболическую регуляцию.
Настоящие железы внутренней секреции появились поздно, но на ранних этапах эволюции есть нейросекреция . Нейросекреты - это не медиаторы. Медиаторы являются более простыми соединениями, работают локально в области синапса и быстро разрушаются, а нейросекреты - белковые вещества, расщепляются более медленно и работают на большом расстоянии.
С появлением кровеносной системы нейросекреты стали выделяться в ее полость. Затем возникли специальные образования для накопления и изменения этих секретов (у кольчатых), затем их вид усложнялся и эпителиальные клетки сами стали выделять свои секреты в кровь.
Эндокринные органы имеют самое разное происхождение. Часть из них возникли из органов чувств (эпифиз - из третьего глаза).Другие эндокринные железы образовалась из желез внешней секреции (щитовидная). Бранхиогенные железы образовались из остатков провизорных органов (тимус, паращитовидные железы). Стероидные железы произошли из мезодермы, из стенок целома. Половые гормоны выделяются стенками желез, содержащих половые клетки. таким образом, разные эндокринные органы имеют разное происхождение, но все они возникли как дополнительный способ регуляции. Есть единая нейрогуморальная регуляция, в которой ведущую роль играет нервная система.
Зачем образовалась такая добавка к нервной регуляции? Нервная связь - быстрая, точная, адресована локально. Гормоны - действуют шире, медленнее, дольше. Они обеспечивают длительную реакцию без участия нервной системы, без постоянной импульсации, что неэкономно. Гормоны имеют длительное последействие. Когда требуется быстрая реакция - работает нервная система. Когда требуется более медленная и стойкая реакция на медленные и длительные изменения среды - работают гормоны (весна, осень и т.п.), обеспечивая все адаптивные перестройки в организме, вплоть до полового поведения. У насекомых гормоны полностью обеспечивают весь метаморфоз.
Нервная система действует на железы по следующим путям:
1. Через нейросекреторные волокна вегетативной нервной системы;
2.Через нейросекреты - образование т.н. relising или inhibiting - факторов;
3. Нервная система может менять чувствительность тканей к гормонам.
Гормоны тоже влияют на нервную систему. Есть рецепторы реагирующие на АКТГ, на эстрогены (в матке), гормоны влияют на ВНД (половые), на активность ретикулярной формации и гипоталамуса и т.д. Гормоны оказывают влияние на поведение, мотивации и рефлексы, участвуют в стресс реакции.
Есть рефлексы, в которые в качестве звена включена гормональная часть. Например: холод -- рецептор -- ЦНС -- гипоталамус -- релизинг-фактор -- секреция тиреотропного гормона -- тироксин -- увеличение клеточного метаболизма -- повышение температуры тела.
Методы изучения желез внутренней секреции.
1.Удаление железы - экстирпация.
2. Трансплантация железы, введение вытяжки.
3. Химическая блокада функций железы.
4. Определение гормонов в жидких средах.
5. Метод радиоактивных изотопов.
3. Механизмы взаимодействия гормонов с клетками. Понятие о клетках-мишенях. Типы рецепции гормонов клетками мишенями. Понятие о мембранных и цитозольных рецепторах.
Пептидные (белковые) гормоны вырабатываются в форме прогормонов(их активация происходит при гидролитическом расщеплении), водорастворимые гормоны накапливаются в клетках в форме гранул, жирорастворимые (стероиды) - выделяются по мере образования.
Для гормонов в крови существуют белки-переносчики - это транспортные белки, способные связывать гормоны. При этом не происходит никаких химических реакций. Часть гормонов может переносится в растворенном виде. Гормоны доставляются ко всем тканям, но реагируют на действие гормонов только лишь клетки, обладающие рецепторами на действие гормона. Клетки, которые носят рецепторы называются клетки-мишени. Клетки-мишени подразделяются на: гормонзависимые и
гормончувствительные.
Различия между двумя этими группами состоит в том, что гормонзависимые клетки можут развиваться только в присутствии данного гормона. (Так, напр., половые клетки могут развиваться только при наличии половых гормонов), а гормончувствительные клетки могут развиваться без гормона, однако они способны воспринимать действие этих гормонов. (Так, напр., клетки нервной системы развиваются без воздействия половых гормонов, но воспринимают их действие).
Каждая клетка-мишень обладает наличием специфического рецептора к действию гормона, и часть рецепторов находится в мембране. Такой рецептор обладает стереоспецифичностью. У других клеток рецепторы расположены в цитоплазме - это цитозольные рецепторы, которые реагируют вместе с гормоном, проникающим внутрь клетки.
Следовательно, рецепторы делятся на мембранные и цитозольные. Для того, чтобы клетка отреагировала на действие гормона необходимо образование вторичных посредников к действию гормонов. Это характерно для гормонов с мембранным типом рецепции.
4. Системы вторичных посредников действия пептидных гормонов и катехоламинов.
Системами вторичных посредников действия гормонов являются:
1. Аденилатциклаза и циклический АМФ,
2. Гуанилатциклаза и циклический ГМФ,
3. Фосфолипаза С:
Диацилглицерол(ДАГ),
Инозитол-три-фсфат (ИФ3),
4. Ионизированный Ca - кальмодулин
Гетеротромный белок G-белок.
Этот белок образует в мембране петли и имеет 7 сегментов. Их сравнивают с серпантиновыми лентами. Имеет выступающую (наружную) и внутреннюю части. К наружной части присоединяется гормон,а на внутренней поверхности имеются 3 субъединицы - альфа, бета и гамма. В неактивном состоянии этот белок имеет гуанозиндифосфат. Но при активации гуанозиндифосфат меняется на гуанозинтрифосфат. Изменение активности G-белка приводит либо к изменению ионной проницаемости мембраны, либо в клетке активируется ферментная система (аденилатциклаза, гуанилатциклаза, фосфолипаза С). Это вызывает образование специфических белков, активируется протеинкиназа (необходима для процессов фосфолилирования).
G-белки могут быть активирующими (Gs) и ингибирующими, или по-другому, тормозящие(Gi).
Разрушение циклического АМФ происходит под действием фермента фосфодиэстеразы. Циклический ГМФ оказывает противоположное действие. При активации фосфолипазы C образуются вещества, которые способствуют накоплению внутри клетки ионизированного кальция. Кальций активирует протеинциназы, способствует мышечному сокращению. Диацилглицерол способствует превращению фосфолипидов мембраны в арахидоновую кислоту, которая является источником образования простагландинов и лейкотриенов.
Гормонрецепторный комплекс проникает в ядро и действует на ДНК, что меняет процессы транскрипции и образуется мРНК, которая выходит из ядра и идет к рибосомам.
Следовательно, гормоны могут оказывать:
1. Кинетическое или пусковое действие,
2. Метаболическое действие,
3.Морфогенетическое действие (дифференцировка тканей, рост, метаморфоз),
4. Корригирующие действие(исправляющие, приспосабливающее).
Механизмы действия гормонов в клетках:
Изменение проницаемости клеточных мембран,
Активация или угнетение ферментных систем,
Влияние на генетическую информацию.
Регуляция строится на тесном взаимодействии эндокринной и нервной системы. Процессы возбуждения в нервной системе могут активировать, либо тормозить деятельность эндокринных желез. (Рассмотрим, напр., процесс овуляции у кролика. Овуляция у кролика наступает только после акта спаривания, который стимулирует выделение гонадотропного гормона гипофиза. Последний вызывает процесс овуляции).
После перенесения психических травм может возникать тиреотоксикоз. Нервная система контролирует выделение гормонов гипофиза(нейрогормона), а гипофиз влияет на активность других желез.
Имеют место механизмы обратной связи. Накопление в организме гормона приводит к торможению выработки этого гормона соответствующей железой, а недостаток будет являться механизмом стимуляции образования гормона.
Существует механизм саморегуляции. (Напр., содержание глюкозы в крови определяет выработку инсулина и (или) глюкагона; если уровень сахара повышается вырабатывается инсулин, а если понижается — глюкагон. Недостаток Na стимулирует выработку альдостерона).
6. Аденогипофиз, связь его с гипоталамусом. Характер действия гормонов передней доли гипофиза. Гипо- и гиперсекреция гормонов аденогипофиза. Возрастные изменения образования гормонов передней доли.
Клетки аденогипофиза (их строение и состав смотрите в курсе гистологии) продуцируют следующие гормоны: соматотропин (гормон роста), пролактин, тиротропин (тиреотропный гормон), фолликулостимулирующий гормон, лютеинизирующий гормон, кортикотропин (АКТГ), меланотропин, бета-эндорфин, диабетогенный пептид, экзофтальмический фактор и гормон роста яичников. Рассмотрим более подробно эффекты некоторых из них.
Кортикотропин . (адренокортикотропный гормон - АКТГ) секретируется аденогипофизом непрерывно пульсирующими вспышками, имеющими четкую суточную ритмичность. Секреция кортикотропина регулируется прямыми и обратными связями. Прямая связь представлена пептидом гипоталамуса - кортиколиберином, усиливающим синтез и секрецию кортикотропина. Обратные связи запускаются содержанием в крови кортизола (гормон коры надпочечников) и за- мыкаются как на уровне гипоталамуса, так и аденогипофиза, причем прирост концентрации кортизола тормозит секрецию кортиколиберина и кортикотропина.
Кортикотропин обладает двумя типами действия - надпочечниковым и вненадпочечниковым. Надпочечниковое действие является основным и заключается в стимуляции секреции глюкокортикоидов, в существенно меньшей степени - минералокортикоидов и андрогенов. Гормон усиливает синтез гормонов в коре надпочечников - стероидогенез и синтез белка, приводя к гипертрофии и гиперплазии коры надпочечников. Вненадпочечниковое действие заключается в липолизе жировой ткани, повышении секреции инсулина, гипогликемии, повышенном отложении меланина с гиперпигментацией.
Избыток кортикотропина сопровождается развитием гиперкортицизма с преимущественным увеличением секреции кортизола и носит название "болезнь Иценко-Кушинга". Основные проявления типичны для избытка глюкокортикоидов: ожирение и другие метаболические сдвиги, падение эффективности механизмов иммунитета, развитие артериальной гипертензии и возможности возникновения диабета. Дефицит кортикотропина вызывает недостаточность глюкокортикоидной функции надпочечников с выраженными метаболическими сдвигами, а также падение устойчивости организма к неблагоприятным условиям среды.
Соматотропин . . Соматотропный гормон обладает широким спектром метаболических эффектов, обеспечивающих морфогенетическое действие. На белковый обмен гормон влияет, усиливая анаболические процессы. Он стимулирует поступление аминокислот в клетки, синтез белка за счет ускорения трансляции и активации синтеза РНК, увеличивает деление клеток и рост тканей, подавляет протеолитические ферменты. Стимулирует включение сульфата в хрящи, тимидина в ДНК, пролина в коллаген, уридина в РНК. Гормон вызывает положительный азотистый баланс. Стимулирует рост эпифизарных хрящей и их замену костной тканью, активируя щелочную фосфатазу.
Действие на углеводный обмен двояко. С одной стороны, соматотропин повышает продукцию инсулина как из-за прямого эффекта на бета клетки, так и из-за вызываемой гормоном гипергликемии, обусловленной распадом гликогена в печени и мышцах. Соматотропин активирует инсулиназу печени - фермент, разрушающий инсулин. С другой стороны, соматотропин оказывает контраинсулярное действие, угнетая утилизацию глюкозы в тканях. Указанное сочетание эффектов при наличии предрасположенности в условиях избыточной секреции может вызывать сахарный диабет, по происхождению называемый гипофизарным.
Действие на жировой обмен заключается в стимуляции липолиза жировой ткани и липолитического эффекта катехоламинов, повышении уровня свободных жирных кислот в крови; из-за избыточного поступления их в печень и окисления повышается образование кетоновых тел. Эти влияния соматотропина также относят к числу диабетогенных.
Если избыток гормона возникает в раннем возрасте, формируется гигантизм с пропорциональным развитием конечностей и туловища. Избыток гормона в юношеском и зрелом возрасте вызывает усиление роста эпифизарных участков костей скелета, зон с незавершенным окостенением, что получило название акромегалия. . Увеличиваются в размерах и внутренние органы - спланхомегалия.
При врожденном дефиците гормона формируется карликовость, получившая название "гипофизарный нанизм". Таких людей после выхода в свет романа Дж. Свифта о Гулливере называют в разговорной речи лилипутами. В других случаях приобретенный дефицит гормона вызывает не резко выраженное отставание в росте.
Пролактин . Секреция пролактина регулируется гипоталамическими пептидами - ингибитором пролактиностатином и стимулятором пролактолиберином. Продукция гипоталамических нейропептидов находится под дофаминэргическим контролем. На величину секреции пролактина влияет уровень в крови эстрогенов, глюкокортикоидов
и тиреоидных гормонов.
Пролактин специфически стимулирует развитие молочных желез и лактацию, но не его выделение, которое стимулируется окситоцином.
Помимо молочных желез, пролактин оказывает влияние на половые железы, способствуя поддержанию секреторной активности желтого тела и образованию прогестерона. Пролактин является регулятором водно-солевого обмена, уменьшая экскрецию воды и электролитов, потенцирует эффекты вазопрессина и альдостерона, стимулирует рост внутренних органов, эритропоэз, способствует проявлению инстинкта материнства. Помимо усиления синтеза белка, увеличивает образование жира из углеводов, способствуя послеродовому ожирению.
Меланотропин . . Образуется в клетках промежуточной доли гипофиза. Продукция меланотропина регулируется меланолиберином гипоталамуса. Основной эффект гормона заключается в действии на меланоциты кожи, где он вызывает депрессию пигмента в отростках, увеличение свободного пигмента в эпидермисе, окружающем меланоциты, повышение синтеза меланина. Увеличивает пигментацию кожи и волос.
7. Нейрогипофиз, связь его с гипоталамусом. Эффекты гормонов задней доли гипофиза (оксигоцина, АДГ). Роль АДГ в регуляции объема жидкости в организме. Несахарное мочеизнурение.
Вазопрессин . . Образуется в клетках супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса и накапливается в нейрогипофизе. Основные стимулы, регулирующие синтез вазопрессина в гипоталамусе и его секрецию в кровь гипофизом в общем могут быть названы осмотическими. Они представлены: а) повышением осмотического давления плазмы крови и стимуляцией осморецепторов сосудов и нейронов-осморецепторов гипоталамуса; б) повышением в крови содержания натрия и стимуляцией гипоталамических нейронов, выполняющих роль рецепторов натрия; в) уменьшением центрального объема циркулирующей крови и артериального давления, воспринимаемыми волюморецепторами сердца и механорецепторами сосудов;
г) эмоционально-болевым стрессом и физической нагрузкой; д) активацией ренин- ангиотензиновой системы и стимулирующим нейросекреторные нейроны влиянием ангиотензина.
Эффекты вазопрессина реализуются за счет связывания гормона в тканях с двумя типами рецепторов. Связывание с рецепторами Y1-типа, преимущественно локализованными в стенке кровеносных сосудов, через вторичные посредники инозитолтрифосфат и кальций вызывает сосудистый спазм, что способствует названию гормона - "вазопрессин". Связывание с рецепторами Y2-типа в дистальных отделах нефрона через вторичный посредник ц-АМФ обеспечивает повышение проницаемости собирательных трубочек нефрона для воды, ее реабсорбцию и концентрацию мочи, что соответствует второму названию вазопрессина - "антидиуретический гормон, АДГ".
Кроме действия на почку и кровеносные сосуды, вазопрессин является одним из важных мозговых нейропептидов, участвующим в формировании жажды и питьевого поведения, механизмах памяти, регуляции секреции аденогипофизарных гормонов.
Недостаток или даже полное отсутствие секреции вазопрессина проявляется в виде резкого усиления диуреза с выделением большого количества гипотонической мочи. Этот синдром получил называние "несахарный диабет ", он бывает врожденным или приобретенным. Синдром избытка вазопрессина (синдром Пархона) проявляется
в чрезмерной задержке жидкости в организме.
Окситоцин . Синтез окситоцина в паравентрикулярных ядрах гипоталамуса и выделение его в кровь из нейрогипофиза стимулируется рефлекторным путем при раздражении рецепторов растяжения шейки матки и рецепторов молочных желез. Повышают секрецию окситоцина эстрогены.
Окситоцин вызывает следующие эффекты: а) стимулирует сокращение гладкой мускулатуры матки, способствуя родам; б) вызывает сокращение гладкомышечных клеток выводных протоков лактирующей молочной железы, обеспечивая выброс молока; в) оказывает при определенных условиях диуретическое и натриуретическое действие; г) участвует в организации питьевого и пищевого поведения; д) является дополнительным фактором регуляции секреции аденогипофизарных гормонов.
8. Кора надпочечников. Гормоны коры надпочечников и их функция. Регуляция секреции кортикостероидов. Гипо- и гиперфункция коры надпочечников.
Минералокортикоиды секретируются в клубочковой зоне коры надпочечников. Основным минералокортикоидом является альдостерон .. Этот гормон участвует в регуляции обмена солей и воды между внутренней и внешней средой, преимущественно воздействуя на канальцевый аппарат почек, а также потовые и слюнные железы, слизистую оболочку кишечника. Действуя на клеточные мембраны сосудистой сети и тканей, гормон обеспечивает также регуляцию обмена натрия, калия и воды между внеклеточной и внутриклеточной средой.
Основные эффекты альдостерона в почках - усиление реабсорбции натрия в дистальных отделах канальцев с его задержкой в организме и повышение экскреции калия с мочой с падением содержания катиона в организме. Под влиянием альдостерона происходит задержка в организме хлоридов, воды, усиленное выведение водородных ионов, аммония, кальция и магния. Увеличивается объем циркулирующей крови, формируется сдвиг кислотно-щелочного равновесия в сторону алкалоза. Альдостерон может оказывать глюкокортикоидное действие, однако оно в 3 раза слабее, чем у кортизола и в физиологических условиях не проявляется.
Минералокортикоиды являются жизненно важными гормонами, так как гибель организма после удаления надпочечников можно предотвратить, вводя гормоны извне. Минералокортикоиды усиливают воспаление, почему их называют иногда противовоспалительными гормонами.
Основным регулятором образования и секреции альдостерона является ангиотензин-II, что позволило считать альдостерон частью ренин-ангиотензин- альдостероновой системы (РААС), обеспечивающей регуляцию водно-солевого и гемодинамического гомеостаза. Звено обратной связи регуляции секреции альдостерона реализуется при изменении уровня калия и натрия в крови, а такжеобъема крови и внеклеточной жидкости, содержания натрия в моче дистальных канальцев.
Избыточная продукция альдостерона - альдостеронизм - может быть первичный и вторичный. При первичном альдостеронизме надпочечник из-за гиперплазии или опухоли клубочковой зоны (синдром Кона) продуцирует повышенные количества гормона, что ведет к задержке в организме натрия, воды, отекам и артериальной гипертензии, потере калия и водородных ионов через почки, алкалозу и сдвигам возбудимости миокарда и нервной системы. Вторичный альдостеронизм есть результат избыточного образования ангиотензина-II и повышенной стимуляции надпочечников.
Недостаток альдостерона при повреждении надпочечника патологическим процессом редко бывает изолированным, чаще сочетается с дефицитом и других гормонов коркового вещества. Ведущие нарушения отмечаются со стороны сердечно- сосудистой и нервной систем, что связано с угнетением возбудимости,
уменьшением ОЦК и сдвигами электролитного баланса.
Глюкокортикоиды (кортизол и кортикостерон ) оказывают влияние на все виды обмена.
На белковый обмен гормоны оказывают в основном катаболический и антианаболический эффекты, вызывают отрицательный азотистый баланс. распад белка происходит в мышечной, соединительной костной ткани, падет уровень альбумина в крови. Снижается проницаемость клеточных мембран для аминокислот.
Эффекты кортизола на жировой обмен обусловлены сочетанием прямых и опосредованных влияний. Синтез жира из углеводов самим кортизолом подавляется, но благодаря вызываемой глюкокортикоидами гипергликемии и повышению секреции инсулина происходит усиление образования жира. Жир откладывается в
верхней части туловища, на шее и на лице.
Эффекты на углеводный обмен в общем противоположны инсулину, почему глюкокортикоиды и называют контраинсулярными гормонами. Под влиянием кортизола возникает гипергликемия из-за: 1) усиленного образования углеводов из аминокислот путем глюконеогенеза; 2) подавления утилизации глюкозы тканями. Следствием гипергликемии являются глюкозурия и стимуляция секреции инсулина. Снижение чувствительности клеток к инсулину в совокупности с контраинсулярным и катаболическим эффектами может вести к развитию стероидного сахарного диабета.
Системные эффекты кортизола проявляются в виде снижения количества в крови лимфоцитов, эозинофилов и базофилов, увеличении нейтрофилов и эритроцитов, повышении сенсорной чувствительности и возбудимости нервной системы, увеличении чувствительности адренорецепторов к действию катехоламинов, поддержании оптимального функционального состояния и регуляции сердечно- сосудистой системы. Глюкокортикоиды повышают устойчивость организма к действию чрезмерных раздражителей и подавляют воспаление и аллергические реакции, почему из называют адаптивными и противовоспалительными гормонами.
Избыток глюкокортикоидов, не связанный с повышенной секрецией кортикотропина, получил название синдрома Иценко-Кушинга . Его основные проявления близки болезни Иценко-Кушинга, однако, благодаря обратной связи, секреция кортикотропина и его уровень в крови существенно снижены. Мышечная слабость, склонность к сахарному диабету, гипертензия и нарушения половой сферы, лимфопения, пептические язвы желудка, изменения психики - вот далеко не полный перечень симптомов гиперкортицизма.
Дефицит глюкокортикоидов вызывает гипогликемию, снижение сопротивляемости организма, нейтропению, эозинофилию и лимфоцитоз, нарушение адренореактив-ности и деятельности сердца, гипотензию.
9. Симпато-адреналовая система, ее функциональная организация. Катехоламины как медиаторы и гормоны. Участие в стрессе. Нервная регуляция хромаффинной ткани надпочечников.
Катехоламины - гормоны мозгового вещества надпочечников, представлены адреналином и норадреналином , которые секретируются в отношении 6:1.
Основными метаболическими эффектами. адреналина являются: усиление расщепления гликогена в печени и мышцах (гликогенолиз) за счет активации фосфорилазы, подавление синтеза гликогена, подавление потребления глюкозы тканями, гипергликемия, усиление потребления кислорода тканями и окислительных процессов в них, активация распада и мобилизация жира и его окисление.
Функциональные эффекты катехоламинов. зависят от преобладания в тканях одного из типов адренорецепторов (альфа или бета). Для адреналина основные функциональные эффекты проявляются в виде: учащения и усиления сердечных сокращений, улучшении проведения возбуждения в сердце, сужения сосудов кожи и органов брюшной полости; повышения теплообразования в тканях, ослабления сокращений желудка и кишечника, расслаблении бронхиальной мускулатуры, расширении зрачков, уменьшении клубочковой фильтрации и образования мочи, стимуляции секреции ренина почкой. Таким образом, адреналин вызывает улучшение взаимодействия организма с внешней средой, повышает работоспособность в чрезвычайных условиях. Адреналин является гормоном срочной (аварийной) адаптации.
Выделение катехоламинов регулируется нервной системой через симпатические волокна, проходящие в составе чревного нерва. Нервные центры, регулирующие секреторную функцию хромаффинной ткани, расположены в гипоталамусе.
10. Эндокринная функция поджелудочной железы. Механизмы действия ее гормонов на углеводный, жировой, белковый обмен. Регуляция содержания глюкозы в печени, мышечной ткани, нервных клетках. Сахарный диабет. Гиперинсулинемия.
Сахаро-регулирующими гормонами, т.е. влияющими на содержание сахара в крови и углеводный обмен, являются многие гормоны желез внутренней секреции. Но наиболее выраженные и мощные эффекты оказывают гормоны островков Лангерганса поджелудочной железы - инсулин и глюкагон . Первый из них может быть назван гипогликемическим, так как снижает уровень сахара в крови, а второй - гипергликемическим.
Инсулин оказывает мощное влияние на все виды обмена веществ. Действие его на углеводный обмен в основном проявляется следующими эффектами: он повышает проницаемость клеточных мембран в мышцах и жировой ткани для глюкозы, активирует и увеличивает содержание ферментов в клетках, усиливает утилизацию глюкозы клетками, активирует процессы фосфорилирования, подавляет распад и стимулирует синтеза гликогена, угнетает глюконеогенез, активирует гликолиз.
Основные эффекты инсулина на белковый обмен: повышение проницаемости мембран для аминокислот, усиление синтеза необходимых для образования белков
нуклеиновых кислот, прежде всего иРНК, активация в печени синтеза аминокислот, активация синтеза и подавление распада белков.
Основные эффекты инсулина на жировой обмен: стимуляция синтеза свободных жирных кислот из глюкозы, стимуляция синтеза триглицеридов, подавление распада жира, активация окисления кетоновых тел в печени.
Глюкагон вызывает следующие основные эффекты: активирует гликогенолиз в печени и мышцах, вызывает гипергликемию, активирует глюконеогенез, липолиз и подавление синтеза жира, повышает синтез кетоновых тел в печени, стимулирует катаболизм белков в печени, увеличивает синтез мочевины.
Основным регулятором секреции инсулина является D-глюкоза притекающей крови, активирующая в бета клетках специфический пул цАМФ и через этот посредник приводящая к стимуляции выброса инсулина из секреторных гранул. Усиливает ответ бета клеток на действие глюкозы гормон кишечника- желудочный ингибиторный пептид (ЖИП). Через неспецифический, независимый от глюкозы пул цАМФ стимулируют секрецию инсулина и ионы СА++. В регуляции секреции инсулина определенную роль играет и нервная система, в частности, блуждающий нерв и ацетилхолин стимулируют секрецию инсулина, а симпатические нервы и катехоламины через альфа-адренорецепторы подавляют секрецию инсулина и стимулируют секрецию глюкагона.
Специфическим ингибитором продукции инсулина является гормон дельта- клеток островков Лангерганса - соматостатин . Этот гормон образуется также и в кишечнике, где тормозит всасывание глюкозы и тем самым уменьшает ответную реакцию бета клеток на глюкозный стимул.
Секреция глюкагона стимулируется при снижении уровня глюкозы в крови, под влиянием гормонов ЖКТ (ЖИП, гастрин, секретин, панкреозимин- холецистокинин) и при уменьшении содержания ионов СА++, а угнетается - инсулином, соматостатином, глюкозой и кальцием.
Абсолютный или относительный по отношению к глюкагону недостаток инсулина проявляется в виде сахарного диабета.. При этом заболевании происходят глубокие расстройства обмена веществ и, если инсулиновую активность не восстанавливать искусственно извне, может наступить гибель. Для сахарного диабета характерны гипогликемия, глюкозурия, полиурия, жажда, постоянное чувство голода, кетонемия, ацидоз, слабость иммунитета, недостаточность кровообращения и многие другие нарушения. Крайне тяжелым проявлением сахарного диабета является диабетическая кома.
11. Щитовидная железа, физиологическая роль ее гормонов. Гипо- и гиперфункция.
Гормонами щитовидной железы являются трийодтиронин и тетрайодтиронин (тироксин ). Основным регулятором их выделения является гормон аденогипофиза тиротропин. Кроме того, существует прямая нервная регуляция щитовидной железы через симпатические нервы. Обратная связь осуществляется уровнем гормонов в крови и замыкается как в гипоталамусе, так и в гипофизе. Интенсивность секреции тиреоидных гормонов влияет на объем их синтеза в самой железе (местная обратная связь).
Основными метаболическими эффектами. тиреоидных гормонов являются: повышение поглощения кислорода клетками и митохондриями, активация окислительных процессов и повышение основного обмена, стимуляция синтеза белка за счет повышения проницаемости мембран клетки для аминокислот и активации генетического аппарата клетки, липолитический эффект, активация синтеза и экскреции холестерина с желчью, активация распада гликогена, гипергликемия, повышение потребления глюкозы тканями, повышение всасывания глюкозы в кишечнике, активация инсулиназы печени и ускорение инактивации инсулина, стимуляция секреции инсулина за счет гипергликемии.
Основными функциональными эффектами гормонов щитовидной железы являются: обеспечение нормальных процессов роста, развития и дифференцировки тканей и органов, активация симпатических эффектов за счет уменьшения распада медиатора, образования катехоламиноподобных метаболитов и повышения чувствительности адренорецепторов (тахикардия, потливость, спазм сосудов и др.), повышение теплообразования и температуры тела, активация ВНД и повышение возбудимости ЦНС, повышение энергетической эффективности митохондрий и сократимости миокарда, протекторный эффект по отношению к развитию повреждений миокарда и язвообразованию в желудке при стрессе, увеличение почечного кровотока, клубочковой фильтрации и диуреза, стимуляция процессов регенерации и заживления, обеспечение нормальной репродуктивной деятельности.
Повышенная секреция тиреоидных гормонов является проявлением гиперфункции щитовидной железы - гипертиреоза. При этом отмечаются характерные изменения обмена веществ (повышение основного обмена, гипергликемия, похудание и др.), симптомы избыточности симпатических эффектов (тахикардия, повышенная потливость, повышенная возбудимость, повышение АД и др.). Может
развиваться диабет.
Врожденная недостаточность тиреоидных гормонов нарушает рост, развитие и дифференцировку скелета, тканей и органов, в том числе и нервной системы (возникает умственная отсталость). Эта врожденная патология получила название "кретинизм". Приобретенная недостаточность щитовидной железы или гипотиреоз проявляются в замедлении окислительных процессов, снижении основного обмена, гипогликемии, перерождении подкожно-жировой клетчатки и кожи с накоплением глюкозаминогликанов и воды. Снижается возбудимость ЦНС, ослабляются симпатические эффекты и теплопродукция. Комплекс таких нарушений носит название "микседема", т.е. слизистый отек.
Кальцитонин - образуется в парафолликулярных К-клетках щитовидной железы. Органы-мишени для кальцитонина - кости, почки и кишечник. Кальцитонин снижает уровень кальция в крови, благодаря облегчению минерализации и подавлению резорбции костной ткани. Уменьшает реабсорбцию кальция и фосфата в почках. Кальцитонин тормозит секрецию гастрина в желудке и снижает кислотность желудочного сока. Секреция кальцитонина стимулируется повышением уровня Са++ в крови и гастрином.
12. Паращитовидные железы, их физиологическая роль. Механизмы поддержания
концентрации кальция и фосфатов в крови. Значение витамина Д.
Регуляция обмена кальция осуществляется в основном за счет действия паратирина и кальцитонина.Паратгормон, или паратирин, паратиреоидный гормон, синтезируется в околощитовидных железах. Он обеспе-чивает увеличение уровня кальция в крови. Органами-мишенями для этого гормона являются кости и почки. В костной ткани пара-тирин усиливает функцию остеокластов, что способствует демине-рализации кости и повышению уровня кальция и фосфора в плазме крови. В канальцевом аппарате почек паратирин стимулирует ре-абсорбцию кальция и тормозит реабсорбцию фосфатов, что приводит к гиперкальциемии и фосфатурии. Развитие фосфатурии может иметь определенное значение в реализации гиперкальциемического эффекта гормона. Это связано с тем, что кальций образует с фос-фатами нерастворимые соединения; следовательно, усиленное вы-ведение фосфатов с мочой способствует повышению уровня свобод-ного кальция в плазме крови. Паратирин усиливает синтез кальцитриола, который является активным метаболитом витамина D 3 . Последний вначале образуется в неактивном состоянии в коже под влиянием ультрафиолетового излучения, а затем под влиянием па-ратирина происходит его активация в печени и почках. Кальцитриол усиливает образование кальцийсвязывающего белка в стенке ки-шечника, что способствует обратному всасыванию кальция и раз-витию гиперкальциемии. Таким образом, увеличение реабсорбции кальция в кишечнике при гиперпродукции паратирина в основном обусловлено его стимулирующим действием на процессы активации витамина D 3 . Прямое влияние самого паратирина на кишечную стенку весьма незначительно.
При удалении околощитовидных желез животное погибает от тетанических судорог. Это связано с тем, что в случае низкого содержания кальция в крови резко усиливается нервно-мышечная возбудимость. При этом действие даже незначительных по силе внешних раздражителей приводит к сокращению мышц.
Гиперпродукция паратирина приводит к деминерализации и ре-зорбции костной ткани, развитию остеопороза. Резко увеличивается уровень кальция в плазме крови, в результате чего усиливается склонность к камнеобразованию в органах мочеполовой системы. Гиперкальциемия способствует развитию выраженных нарушений электрической стабильности сердца, а также образованию язв в пищеварительном тракте, возникновение которых обусловлено сти-мулирующим действием ионов Са 2+ на выработку гастрина и соляной кислоты в желудке.
Секреция паратирина и тиреокальцитонина (см. раздел 5.2.3) регулируется по типу отрицательной обратной связи в зависимости от уровня кальция в плазме крови. При снижении содержания кальция усиливается секреция паратирина и тормозится выработка тиреокальцитонина. В физиологических условиях это может наблю-даться при беременности, лактации, сниженном содержании кальция в принимаемой пище. Увеличение концентрации кальция в плазме крови, наоборот, способствует снижению секреции паратирина и увеличению выработки тиреокальцитонина. Последнее может иметь большое значение у детей и лиц молодого возраста, так как в этом возрасте осуществляется формирование костного скелета. Адекватное протекание этих процессов невозможно без тиреокальцитонина, оп-ределяющего абсорбцию кальция из плазмы крови и его включение в структуру костной ткани.
13. Половые железы. Функции женских половых гормонов. Менструально-овариальный цикл, его механизм. Оплодотворение, беременность, роды, лактация. Эндокринная регуляция этих процессов. Возрастные изменения выработки гормонов.
Мужские половые гормоны .
Мужские половые гормоны - андрогены - образуются в клетках Лейдига семенников из холестерола. Основным андрогеном человека является тестостерон . . Небольшие количества андрогенов образуются в коре надпочечников.
Тестостерон оказывает широкий спектр метаболических и физиологических эффектов: обеспечение процессов дифференцировки в эмбриогенезе и развития первичных и вторичных половых признаков, формирование структур ЦНС, обеспечивающих половое поведение и половые функции, генерализованное анаболическое действие, обеспечивающее рост скелета, мускулатуры, распределение подкожного жира, обеспечение сперматогенеза, задержку в организме азота, калия, фосфата, активацию синтеза РНК, стимуляцию эритропоэза.
Андрогены в небольших количествах образуются и в женском организме, являясь не только предшественниками синтеза эстрогенов, но и поддерживая половое влечение, а также стимулируя рост волос на лобке и в подмышечных впадинах.
Женские половые гормоны .
Секреция этих гормонов (эстрогенов ) тесно связана с женским половым циклом . Женский половой цикл обеспечивает четкую интеграцию во времени различных процессов, необходимых для осуществления репродуктивной функции - периодическую подготовку эндометрия к имплантации эмбриона, созревание яйцеклетки и овуляцию, изменение вторичных половых признаков и др. Координация этих процессов обеспечивается колебаниями секреции ряда гормонов, прежде всего гонадотропинов и половых стероидов. Секреция гонадотропинов осуществляется как "тонически", т.е. непрерывно, так и "циклически", с периодическим выбросом больших количеств фолликулина и лютеотропина в середине цикла.
Половой цикл длится 27-28 дней и делится на четыре периоды:
1) предовуляционный - период подготовки к беременности, матка в это время увеличивается в размерах, слизистая оболочка и ее железы разрастаются, усиливаются и учащается сокращение маточных труб и мышечного слоя матки, разрастается и слизистая оболочка влагалища;
2) овуляционный - начинается с разрыва пузырчатого яичникового фолликула, выхода из него яйцеклетки и продвижения ее по маточной трубе в полость матки. В этот период обычно наступает оплодотворение, половой цикл прерывается и наступает беременность;
3) послеовуляционный - у женщин в этот период появляется менструация, неоплодотворенная яйцеклетка, оставшаяся в матке несколько дней живой, погибает, нарастают тонические сокращения мускулатуры матки, приводящие к отторжению ее слизистой оболочки и выходу обрывков слизистой вместе с кровью.
4) период покоя - наступает после завершения послеовуляционного периода.
Гормональные сдвиги в течение полового цикла сопровождаются следующими перестройками. В предовуляционном периоде сначала происходит постепенно нарастание секреции фоллитропина аденогипофизом. Созревающий фолликул вырабатывает все большее количество эстрогенов, что по обратной связи начинает снижать продукцию фоллинотропина. Повышающийся уровень лютропина ведет к стимуляции синтеза ферментов, приводящих к истончению стенки фолликула, необходимой для овуляции.
В овуляционном периоде происходит резкий всплеск уровня в крови лютропина, фоллитропина и эстрогенов.
В начальной фазе постовуляционного периода происходит кратковременное падение и уровня гонадотропинов иэстрадиола , разорванный фолликул начинает заполняться лютеальными клетками, образуются новые кровеносные сосуды. Нарастает продукция прогестерона образующимся желтым телом, повышается секреция эстрадиола другими созревающими фолликулами. Создающийся уровень прогестерона и эстрогенов по обратной связи подавляет секрецию фоллотропина и лютеотропина. Начинается дегенерация желтого тела, падает в крови уровень прогестерона и эстрогенов. В секреторном эпителии без стероидной стимуляции возникают геморрагические и дегенеративные изменения, что приводит к кровотечению, отторжению слизистой, сокращению матки, т.е. к менструации.
14. Функции мужских половых гормонов. Регуляция их образования. Пре- и постнатальное влияние половых гормонов на организм. Возрастные изменения выработки гормонов.
Эндокринная функция семенников.
1) Клетки Сертолли - вырабатывают гормон-ингибин - тормозит образование фолллитропина в гипофизе, образование и секрецию эстрогенов.
2) Клетки Лейдига - вырабатывают гормон-тестостерон.
Эндокринная функция яичников.
В женском организме гормоны вырабатываются в яичниках и гормональной функцией обладают клетки гранулярного слоя фолликулов, которые вырабатывают эстрогены (эстрадиол, эстрон, эстриол) и клетки желтого тела (вырабатывают прогестерон).
Функции эстрогенов:
Функции Прогестерона:
1. Подавляет сокращение мускулатуры матки
2. Необходим для овуляции
3. Подавляет секрецию гонадотропина
4. Обладает антиальдостероновым действием, т. е. стимулирует натрийурез.
15. Зобная железа (тимус), ее физиологическая роль.
Вилочковую железу еще называют тимусом или зобной железой. Она, как и костный мозг, является центральным органом иммуногенеза (формирование иммунитета). Тимус распологается непосредственно за грудиной и состоит из двух долей (правой и левой), соединенных рыхлой клетчаткой. Тимус формируется раньше других органов иммунной системы, масса его у новорожденных 13 г., наибольшую массу - около 30 г - тимус имеет у детей 6-15 лет.
Затем он претерпевает обратное развитие (возрастная инволюция) и у взрослых почти полностью замещается жировой клетчаткой (у людей старше 50 лет жировая ткань составляет 90% от общей массы тимуса (в среднем 13-15 гр.)). С деятельностью тимуса связан период наиболее интенсивного роста организма. В тимусе находятся малые лимфоциты (тимоциты). Определяющая роль тимуса в формировании иммунной системы стала ясна из опытов, проведенных австралийским ученым Д. Миллером в 1961 г.
Он установил, что удаление тимуса у новорожденных мышей приводит к снижению выработки антител и увеличению продолжительности жизни пересаженной ткани. Эти факты указывали на то, что тимус принимает участие в двух формах иммунного ответа: в реакциях гуморального типа - выработке антител и в реакциях клеточного типа - отторжении (отмирании) пересаженной чужеродной ткани (трансплантата), которые происходят при участии разных классов лимфоцитов. За выработку антител ответственны так называемые В-лимфоциты, за реакции отторжения трансплантата - Т-лимфоциты. Т- и В-лимфоциты образуются путем различных превращений стволовых клеток костного мозга.
Проникая из него в тимус, стволовая клетка превращается под влиянием гормонов этого органа сначала в так называемый тимоцит, а затем, попадая в селезенку или лимфатические узлы, - в иммунологически активный Т-лимфоцит. Превращение стволовой клетки в В-лимфоцит происходит, по-видимому, в костном мозге. В вилочковой железе наряду с образованием из стволовых клеток костного мозга Т-лимфоцитов продуцируются гормональные факторы - тимозин и тимопоэтин.
Гормоны, обеспечивающие дифференцировку (различность) Т-лимфоцитов и играющие определенную роль в клеточных иммунных реакциях. Имеются также сведения, что гормоны обеспечивают синтез (построение) некоторых клеточных рецепторов.
Основной принцип гомеостаза в эндокринной системе выражается в сохранении равновесия между напряжением секреторной активности данной железы внутренней секреции и концентрацией ее гормона (гормонов), находящегося в циркуляции . Так, при повышении потребности в определенном гормоне периферических тканей сразу же усиливается выделение его из клеток и соответственно активизируется его синтез.
Эндокринные органы принято делить на две группы: гипоталамо-гипофизарный комплекс, который считается центром эндокринной системы, и периферические железы, к которым относятся все остальные эндокринные железы. Подобное деление основывается на том, что в гипоталамусе и в передней доле гипофиза вырабатываются нейрогормоны и тропные (или кринотропные) гормоны, которые активируют секрецию ряда периферических эндокринных желез.
Удаление гипофиза приводит к резкому снижению функции этих желез и даже к атрофии их паренхимы. С другой стороны, гормоны периферических (зависимых) эндокринных желез оказывают угнетающее (ингибирующее) действие на продукцию и секрецию гонадотропных гормонов. Таким образом, взаимоотношения между гипоталамо-гипофизарной системой и периферическими эндокринными железами являются реципрокными и имеют характер обратных отрицательных связей или «плюс - минус взаимодействия» по М. М. Завадовскому.
Так, если периферическая эндокринная железа секретирует и выделяет чрезмерное количество гормона, то в передней доле гипофиза уменьшаются продукция и секреция соответствующего тропного гормона. Это приводит к снижению возбуждения периферической эндокринной железы и восстановлению эндокринного равновесия организма. Если, наоборот, происходит ослабление продукции и секреции гормона (гормонов) периферической эндокринной железы, то взаимоотношения проявляются в обратном направлении.
Важно подчеркнуть, что такие же взаимопротивоположные отношения выявляются между аденогипофизом и . Тропные гормоны аденогипофиза способны оказывать угнетающее влияние на секрецию рилизинг-гормонов. В течение ряда лет подобные взаимоотношения между эндокринными железами считали универсальными для всех желез. Однако дальнейшие исследования показали ошибочность подобного представления.
Во-первых, было установлено , что не все эндокринные железы следует относить к группе «зависимых» от передней доли гипофиза; к ним относятся лишь щитовидная железа, гонады и глюкокортикоидная функция надпочечников; другие эндокринные железы следует считать «независимыми» от передней доли гипофиза, в известной степени автономными. Однако последнее определение является условным, так как эти железы (как и другие), безусловно, зависимы от организма в целом и в первую очередь, от прямых нервных импульсов.
Во-вторых, принцип «плюс - минус взаимодействия » не является универсальным. Имеются убедительные данные о возможности прямого воздействия (положительная обратная связь) функции одной железы на другую. Так, эстрогены обладают способностью вызывать выделение ЛГ . Это воздействие может быть также результатом изменения эффектов, вызываемых в организме гормонами желез, независимых от гипофиза. Например, кора надпочечников может оказывать влияние на поджелудочную железу благодаря тому, что ее гормоны участвуют в контролировании углеводного обмена в организме.
Теория «плюс - минус взаимодействия » не является всеобщей еще и потому, что она искусственно изолирует эндокринные железы от целостного организма; между тем всякая реакция вызывает сдвиги и в других функциях и системах организма.
