ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ

Гуморальная регуляция осуществляется двумя способами:

1) сис­темой желез внутренней секреции или эндокринными железами (греч. эндон — внутрь, крино — выделять), продукты которых (гормоны) поступают непосредственно в кровь и действуют дистантно на уда­ленные от них органы и ткани, а также системой эндокринных тканей других органов;

2) системой местной саморегуляции, т. е. действи­ем на соседние клетки (в пределах одного органа или ткани) биологи­чески активных веществ (тканевых «гормонов» — гнетами на, серотонина, кининов, простагландинов) и продуктов клеточного метабо­лизма (например, появление при физических нагрузках молочной кислоты в мышцах ведет к расширению в них кровеносных сосудов и увеличениюдоставки кислорода).

К эндокринным железам относят следующие образования, эпифиз (верхний придаток мозга или шишковидная железа), гипофиз (нижний придаток мозга), вилочковая железа (тимус или зобная же­леза), щитовидная (тиреоидная) железа, околощитовидные (паратиреоидные) железы, поджелудочная железа (панкреас), надпочечни­ки, половые железы (гонады). Гормоны выделяются также клетками некоторых органов (почки, сердце, плацента, пищеварительный тракт).

Методами изучения желез внутренней секреции являются тради­ционные методы удаления или разрушения (у человека при заболева­ниях или у животных в эксперименте), введение определенного гор­мона в организм, атакже наблюдения в клинике за больными с пато­логией эндокринной системы. В современных условиях концентра­цию гормонов вжелезах, крови или моче изучаютбиологическими и химическими методами, используют ультразвуковое исследование, применяют радиоиммунологический метод.

Общими свойствами желез внутренней секреции являются:

1. Отсутствие внешних протоков в отличие от желез внешней секреции, имеющихтакие протоки (например, сальных, молочных, слюнных и др.); продуцируемыеэндокринными железами гормоны всасываются непосредственно в кровь, проходящую через железу;

2. Сравнительно небольшие размеры и масса;

3. Действие гормонов на клетки и ткани в весьма малых концент­рациях (например, всего 1 гадреналина может активизировать 100 млн. лягушачьих сердец);

4. Избирате4іьность действия гормонов па определенные ткани и клетки-мишени, имеющие специальные рецепторы на поверхности клеточной мембраны или вплазме, скоторыми связываются гормоны;

5. Специфичность вызываемых ими функциональных эффектов;

6. Быстрое разрушение гормонов (например, период полураспада в крови адреналина и норадреналина — около 0.5-2.5 мин, большей части гормонов гипофиза —10-15 мин).

Эндокринные железы должны постоянно вырабатывать гормо­ны, чтобы, несмотря на быстрое разрушение, поддерживать необхо­димую их концентрацию в крови. Сохранение нормального уровня каждого гормона и их соотношений в организме регулируется особы­ми нервными и гуморальными механизмами отрицательной обратной связи:

при избытке в крови какого-либо гормона или образуемых под его воздействием веществ секреция этого гормона соответствую­щей железой снижается, а при недостатке — увеличивается. Наруше­ния деятельности эндокринных желез могут проявляться в их чрез­мерной активности — гиперфункции или ослаблении актив­ности— гипофункции, что приводит к снижению работоспо­собности, различным заболеваниям организма и даже смерти.

Гормонами называют особые химические вещества, выделяе­мые специализированными эндокринными клетками и обладающие дистантным действием, с помощью которых осуществляется гумо­ральная регуляция функций различных органов и тканей организма.

По химической структуре выделяют 3 группы гормонов:

1. Стероидные гормоны — половые гормоны и кортикостероидные гормоны надпочечников;

2. Производные аминокислот — гормоны мозгового вещества над­почечников (адреналин, норадреналин), щитовидной железы;

3. Пептидные гормоны—гормоны гипофиза, поджелудочной же­лезы, околощитовидных желез, а также гипоталамические нейропептиды.

Функции гормонов заключаются в изменении обмена веществ в тканях (метаболическое действие), активации генетичес­кого аппарата, регулирующего рост и формообразование различных органов тела, запуске различных функций (например, выделение из печени глюкозы в кровь при работе), модуляции текущей активнос­ти различных органов (например, изменения частоты сердцебиений при эмоциональных состояниях организма).

Механизм влияния гормонов на клеточную активность зависит от их способности связываться с рецепторами клеток-мише­ней. Влияние пептидных гормонов и производных аминокислот осу­ществляется путем их связывания со специфическими рецепторами на поверхности клеточных мембран, что вызывает цепную реакцию биохимических преобразований в клетках. Стероидные гормоны и гормоны щитовидной железы, обладающие способностью прони­кать через клеточную мембрану, образуют в цитоплазме комплекс со специфическими рецепторами, который проникаетв клеточное ядро и запускает морфогенетические эффекты образования ферментов и видоспецифичных белков, а также усиление энергообразования в митохондриях, транспорта глюкозы и аминокислот и другие измене­ния в жизнедеятельности клеток.

В клетках-мишенях имеются механизмы для саморегуляции соб­ственных реакций на гормональные воздействия. При избытке мо­лекул гормона уменьшается число свободных рецепторов клетки для их связывания, и тем самым снижается чувствительность клет­ки к действию гормона,

а при недостатке гормонов — увеличение

числа свободных рецепторов повышает клеточную восприимчи­вость.

Почти для всех гормонов выявлены отчетливые суточные

колебанияих содержания в крови. Большей частью происходит увеличение их концентрации в дневное время и уменьшение в ночное время. Однако в этой периодике имеются специфические особенности — так, максимальное содержание гормона роста в крови наблюдается поздним вечером, в начальные стадии сна, а гормонов надпочечни­ков глкжокортикоидов — в утренние часы.

ФУНКЦИИ ЖЕЛЕЗ ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ

Деятельность желез внутренней секреции находится под контро­лем многочисленных прямых и обратных связей в организме. Основ­ным регулятором их функций является гипоталамус, непосредствен­но связанный с главной эндокринной железой — гипофизом, влия­ния которого распространяются на другие периферические железы.

ФУНКЦИИ ГИПОФИЗА

Гипофиз состоит из трех долей:

1) передняя доля или аденогипофиз,

2) промежуточная доля и

3) задняя доля или нейрогипофиз.

В ад еноги пофизе главную секреторную функцию выпол­няют 5 групп клеток, которые вырабатывают 5 специфических гор­монов. Среди них выделяют тропные гормоны (лат. тропос — направление), регулирующие функции периферических желез, и эффекторные гормоны, непосредственно действующие на клеткимишени. К тропным гормонам относят следующие: кортикотропин или адренокортикотропный гормон (АКЛТ), регулиру­ющий функции коркового слоя надпочечников; тиреотропныи гормон (ТТГ), активизирующий щитовидную железу; гонадотропный гормон (ГТГ), влияющий на функции половых желез.

Эффекторными гормонами являются с о м а т о т р о п н ы и гормон (СТГ) или соматотропин, определяющий росттела, и пролактин, контролирующий деятельность молочных желез.

Выделение гормонов передней доли гипофиза регулируется веще­ствами, образуемыми нейросекреторными клетками гипоталамуса — гипоталамическими нейропептидами: стимулирующими секрецию — либеринами и тормозящими ее — с т а т и н а м и. Эти регулирующие вещества доставляются потоком крови из гипотала­муса в переднюю долю гипофиза, где и оказывают влияние на секре­цию гормонов клетками гипофиза.

Соматоропин представляет собой видоспецифичный белок, определяющий росттела (главным образом увеличивающий рост костей в длину).

Работы по генной инженерии с внедрением крысиного соматотропина в генетический аппарат мышей позволили получить супермышей вдвое большего роста. Однако, современные исследова­ния показали , что соматотропин организмов одного вида может уве-личивать рост тела у видов, стоящих на более низких ступенях эво­люционного развития, но не эффективен для более высокоразвитых организмов. В настоящее время найдено вещество-посредник, пере­дающий влияния СТГ на клетки-мишени, — соматомедин, который вырабатывается клетками печени и костной ткани. Соматотропин обеспечивает синтез белка в клетках, накопление РНК, усиливает транспорт из крови аминокислот в клетки, способствует усвоению азота, создавая положительный азотистый баланс в организме, помо­гает утилизации жиров. Выделение соматотропного гормона увели­чивается во время сна, при физических нагрузках, травмах, некото­рых инфекциях В гипофизе взрослого человека его содержание со­ставляет около 4-15 мг, у женщин среднее его количество несколько выше. Особенно увеличивается концентрация СТГ в крови у подро­стков в период полового созревания. При голодании его концентра­ция возрастает в 10-15 раз.

Чрезмерное выделение соматотропина в раннем возрасте приво­дит к резкому увеличению длины тела (до 240-250 см) — гигантизму, а его недостаток — к задержке роста —карликовости. Гипофизарные гиганты и карлики имеют пропорциональное телосложение, однако у них наблюдаются изменения некоторых функций организма, в ча­стности снижение внутрисекреторных функций половых желез. Из­быток соматотропина во взрослом состоянии (после окончания роста тела) приводит к разрастанию еще не окостеневших окончательно частей скелета — удлинению пальцев рук и ног, кистей и стоп, уродлиному росту носа, подбородка, а также к увеличению внутренних органов. Такое заболевание называется акромегалия.

Пролактин регулирует рост молочных желез, синтез и секре­цию молока (выведение молока обеспечивает другой гормон — окси-тоцин), стимулирует инстинкт материнства, а также влияет на водно-солевой обмен в организме, эритропоэз, вызывает послеродовое ожирение и др. эффекты. Его выделение рефлекторно активизиру­ется актом сосания. В связи с тем, что пролактин поддерживает суще­ствование желтого тела и выработку им гормона прогестерона, он по­лучил также название лютеотропного гормона.

Кортикотропин (адренокортикотропныйгормон — АКТГ) является крупным белком, при образовании которого выделяются в качестве побочных продуктов меланотропин (влияющий на образо­вание пигмента меланина) и важный пептид — эндорфин, обеспечи­вающий обезболивающие эффекты в организме. Основное влияние кортикотропин оказываетна функции коркового слоя надпочечников,

особенно на образование глюкокортикоидов. Кроме того, он вызывает расщепление жиров в жировой ткани, увеличивает секре­цию инсулина и соматотропина. Стимулируют выделение кортикот-ропина различные стрессовые раздражители — сильная боль, холод, значительные физические нагрузки, психоэмоциональное напряже­ние. Способствуя усилению белкового, жирового и углеводного об­менов в стрессовых ситуациях, он обеспечивает повышение сопро­тивляемости организма действию неблагоприятныхфакторов среды. т. е. является адаптивным гормоном.

Тиреотропин (тиреотропныйгормон — ТТГ)увеличивает массу щитовидной железы, число активных клеток, способствует захвату йода, что в целом усиливает секрецию ее гормонов. В резуль­тате нарастает интенсивность всех видов обмена веществ, повышает­ся температуры тела. Образование ТТГ увеличивается при пониже­нии внешней температуры среды и тормозится травмами, болевыми ощущениями. Секреция ТТГ может вызываться условно-рефлек­торным путем — по сигналам, предшествующим охлаждению, т. е. контролируется корой больших полушарий. Это имеетбольшое зна­чение для процессов закаливания, тренировки к пониженным тем­пературам.

Гонадотропные гормоны (ГТГ) — фоллитропин и лютропин (их иначе еще называют фолликулостимулирующий и лютеинизирующий гормоны) — синтезируются и секретируются од­ними и теми же клетками гипофиза, они одинаковы у мужчин и жен­щин и по своему действию являются синергистами. Эти молекулы химически защищены от разрушения в печени. ГТГ стимулируют образование и секрецию половых гормонов, а также функции яич­ников и семенников. Содержание ГТГ в крови зависит от концентра­ции в крови мужских и женских половых гормонов, от рефлектор­ных влияний при половом акте, от различных факторов внешней среды, от уровня нервно-психических расстройств.

Задняя доля гипофиза секретирует гормоны вазопрессин и оксито-цин, которые образуются в клетках гипоталамуса, затем по нервным волокнам поступают в нейрогипофиз, где накапливаются и затем вы­деляются в кровь.

Вазопрессин (лат.ваз — сосуд, прессус—давление)оказывает двоякий физиологический эффект в организме.

Во-первых, он вы­зывает сужение кровеносных сосудов и повышение артериального давления.

Во-вторых, этот гормон увеличивает обратное всасывание воды в почечных канальцах, что вызывает повышение концентра­ции и уменьшение объема мочи, т. е. он действует в качестве антидиуретического гормона (АДГ). Его секреция в кровь стимулируется из­менениями водно-солевого обмена, физическими нагрузками, эмо­циональными стрессами. При употреблении алкоголя угнетается

секреция вазопрессина (АДГ), увеличивается выведение мочи и воз­никает обезвоживание организма. В случае резкого падения выра­ботки этого гормона возникает несахарный диабет, проявляющийся в патологической потере воды организмом.

Окситоцин стимулирует сокращения матки при родах, выде­ление молока молочными железами. Его секрецию усиливают им­пульсы от механорецепторов матки при ее растяжении, а также влия­ния женского полового гормона эстрогена.

Промежуточная доля гипофиза почти не развита у человека, име­ется лишь небольшая группаклеток, секретирующих меланотропный гормон, вызывающий образование меланина — пигмента кожи и волос. В основном эту функцию у человека обеспечивает кортикотропин передней доли гипофиза.

ФУНКЦИИ НАДПОЧЕЧНИКОВ

Надпочечники располагаются над почками и состоят из двух различающихся по своим функциям частей— коры надпочечни­ков (близкой по происхождению к половым железам) и мозгово­го вещества (формирующегося из симпатических клеток).

В коре вырабатывается группа гормонов, называемых кортикоидами или кортикостероидами. Кортикоиды являются жиз­ненно необходимыми для организма гормонами, их отсутствие при­водит к смерти.

Кора надпочечников состоит из следующих трех слоев:

• клубочковая (наружная)зона,секретирующаягормоны минералкортикоиды (в основном — альдостерон);

• пучковая (средняя)зона,секретирующаяглюкокортикоиды (преимущественно кортизол или гидрокортизол);

• сетчатая (внутренняя)зона, секретирующая небольшое кол и ч ество половых гормонов (андрогенов и эстрогенов).

М и нерал кортикоиды у человека представлены основным гормоном — альдостероном, который имеет существенное значение в регуляции минерального обмена в организме. Он способ­ствует поддержанию на постоянном уровне натрия и калия в крови, лимфе и межтканевой жидкости, увеличивая при необходимости об­ратное всасывание натрия в почках и выход калия в мочу. Сохране­ние натрия в плазме крови приводит к задержке воды в организме и повышению артериального давления. От правильного соотношения натрия и калия в жидких средах зависят процессы возникновения и проведения возбуждения в нервной и мышечной тканях, т. е. все процессы восприятия, переработки информации и управления пове­дением организма. Нарушение секреции альдостерона может при­вести к гибели организма. Образование альдостерона регулируется

не только содержанием Na и К в крови, но и с помощью ренина, выделяемого эндокринной тканью почек при ухудшении в них кровотока.

Глюкокортикоиды главным образом обеспечивают синтез, глюкозы (глюконеогенез), образование запасов гликогена в печени и мышцах, увеличение концентрации глюкозы в крови (мобилиза­ция из печени). При этом они выполняют особую роль в белковом обмене. Они угнетают синтез белков в печени и мышцах (создают отрицательный азотистый баланс), увеличивают выход свободных аминокислот, ихпереаминирование и стимулируют образование из них ферментов, необходимых для новообразования глюкозы. Вызы­вая при этом мобилизациюжиров из жировой ткани, глюкокорти­коиды создают необходимые жировые и углеводные энергоресурсы для активной деятельности организма. Повышению работоспособ­ности способствует также увеличение этими гормонами восприим­чивости тканей к адреналину и норадреналину, повышение иммуни­тета и снижение аллергических реакций, улучшение процессов пере­работки информации в сенсорных системах и ЦНС. Все указанные эффекты глюкокортикоидов (кортизола) обеспечиваютповышение устойчивости организма к действию неблагоприятных факторов среды, стрессовым ситуациям, в связи с чем их называют адаптивны­ми гормонами.

Избыточное содержание кортизола в организме приводит к ожи­рению, гипергликемии, распаду белков, отекам, повышению артери­ального давления. При недостаточности кортизола развивается брон­зовая (или аддисонова) болезнь, которая сопровождается бронзовой окраской кожи, ослаблением деятельности сердечной и скелетных мышц, повышенной утомляемостью, снижением устойчивости кинфекционным заболеваниям.

Половые гормоны надпочечников — это преимущественно андроген ы (мужские половые гормоны) и эстрогены (женские половые гормоны), которые наиболее активны на ранних этапах онтогенеза (до полового созревания) и в пожилом возрасте (после снижения активности половых желез). Они ускоряют поло­вое созревание мальчиков, формируют половое поведение у жен­щин. Андрогены вызывают анаболические эффекты, повышая син­тез белков в коже, мышечной и костной ткани, способствуют разви­тию вторичных половых признаков по мужскому типу (характерное оволосение у мальчиков и избыточное оволосение — вирилизииця — у

девушек).

Мозговой слой надпочечников содержит аналоги симпатических клеток (хромаффинные клетки), которые сегреги­руют адреналин и норадреналин, называемые катехол-аминами. Они синтезируются из аминокислоты

тирозина в

результате цепочки поэтапных преобразований из предшественни­ков (тирозин-ДОФА-дофамин-норадреналин-адреналин). В мозго­вом слое синтезируется в 6 раз больше гормона адреналина, чем но-радреналина. Однако в плазме крови норадреналина оказывается в 4 раза больше за счет дополнительного его поступления из окончаний симпатических нервов. Эти гормоны различаются по способности связывать разные адренорецепторы клеток-мишеней: норадреналин имеет сродство к альфа-адренорецепторам всех сосудов, а адреналин к альфа-рецепторам сосудов большинства органов и к бета-адрено-рецепторам сосудов сердца, мышц и мозга, что определяет некоторые различия их влияний.

Адреналин и норадреналин играют важную роль в адаптации орга­низма к чрезвычайным напряжениям — стрессам, т. е. они являются адаптивными гормонами.

Адреналин вызывает целый ряд эффектов, обеспечивающих . деятельное состояние организма:

• учащение и усиление сердечных сокращений, облегчение ды­хания путем расслабления бронхиальных мышц, что обеспечи­вает увеличение доставки кислорода тканям;

• рабочее перераспределение крови — путем сужения сосудов кожи и органов брюшной полости и расширения сосудов моз­га, сердечной и скелетных мышц;

• мобилизация энергоресурсов организма за счет увеличения выхода в кровь глюкозы из печеночных депо и жирных кислот изжировой ткани;

• усиление в тканях окислительных реакций и повышение теп­лопродукции;

• стимуляция анаэробного расщепления глюкозы в мышцах, т. е. повышение анаэробных возможностей организма;

• повышение возбудимости сенсорных систем и ЦНС. Норадреналин вызывает сходные эффекты, но сильнее

действуетна кровеносные сосуды, вызывая повышение артериально­го давления, и менее активен в отношении метаболическихреакций. Активация выброса адреналина и норадреналина в кровь обеспечи­вается симпатической нервной системой, вместе с которой эти гор­моны функционально составляют еди ную симпато- адренало-вую систему, обеспечивающую приспособительные реакции организма клюбым изменениям внешней среды.

15.2.3. ФУНКЦИИ ЩИТОВИДНОЙ (ТИРЕОИДНОЙ) ЖЕЛЕЗЫ

В щитовидной железе имеются две группы клеток, образу­ющих два основных вида гормонов. Одна группа клеток вырабаты­вает трийодтиронин и тироксин, а другая — кальцитонин. Первые

клетки захватывают из крови соединения йода, преобразуют их в атомарный йод и в комплексе с остатками аминокислоты тирозина синтезируют гормоны трийодтиронин (Т ) и тетрайод-тиронин или тироксин (Т ), которые поступают в кровь и лимфу. Эти гормоны, активизируя генетический аппарат клеточно­го ядра и митохондрии клеток, стимулируют все виды обмена ве­ществ и энергетический обмен организма. Они усиливают поглоще­ние кислорода, увеличивают основной обмен в организме и повыша­ют температуру тела, влияют на белковый, жировой и углеводный обмен, обеспечивают рост и развитие организма, усиливают эффек­тивность симпатических воздействий на частоту сердечных сокра­щений, артериальное давление и потоотделение, повышают возбуди­мость ЦНС.

В крови тироксин существует в связанной с белками неактивной форме.

Лишь около 0.1 % его количества находится в свободной, ак­тивной форме, которая и вызывает функциональные эффекты. Бо­лее выраженным физиологическим действием обладает трийодтиро­нин, но его содержание в крови значительно ниже.

Гормон кальцитонин (или тирокальцитонин) вместе с гормонами околощитовидных желез участвует в регуляции содер­жания кальция в организме Он вызывает снижение концентрации кальция в крови и поглощение его костной тканью, что способству­ет образованию и росту костей. В регуляции секреции кальцитони-на участвуют гормоны желудочно-кишечного тракта, в частности гастрин.

При недостаточном поступлении в организм йода возникает рез­кое снижение активности щитовидной железы — гипотиреоз. В детс­ком возрасте это приводит к развитию кретинизма — задержке рос­та, полового, физического и умственного развития, нарушениям пропорций тела. Дефицит гормонов щитовидной железы во взрос­лом состоянии вызывает слизистый отек тканей — микседему. Он возникает в результате нарушения белкового обмена, повышающего онкотическое давлениетканевой жидкости, и соответственно, вызы­вающего задержку воды в тканях. При этом, несмотря на разрастание железы (зоб), секреция гормонов снижена. Для компенсации недо­статка йода в пище и воде, имеющегося в некоторых регионах земли и вызывающего так называемый эндемический зоб, в рацион населе­ния включают йодированную соль и морепродукты. Гипотиреоз мо­жет также возникать при генетических аномалиях, в результате ауто­иммунного разрушения щитовидной железы и при нарушениях сек­реции тиреотропного гормона гипофиза.

В случае гипертиреоза (избыточного образования гормонов щи­товидной железы) возникают токсические явления, вызывающие Базедову болезнь. Происходит разрастание щитовидной железы

(зоб), повышается основной обмен, наблюдаются потеря веса, пучег­лазие, повышение раздражительности, тахикардия.