Роль желез внутренней секреции в гуморальной регуляции деятельности организма №1. Характеристика гормонов. Строение и функции гипофиза. Строение и функции надпочечников, щитовидной железы, паращитовидных желез. Взаимодействие между механизмами нервной и гуморальной регуляции функций организма. Гипофункция и гиперфункция желез внутренней секреции.
1. Общая характеристика эндокринной системы.
ЭС представлена эндокринными железами, эндокринными клетками в составе других органов, неэндокринными клетками, которые могут вырабатывать гормоны (миоциты предсердий вырабатывают атриопептид).
Особенности эндокринных клеток и желез:
1) выделяют секрет во внутреннюю среду организма
2) не имеют выводных протоков
3) их секрет предназначен для регуляции работы других клеток.
Функции эндокринной системы:
1) регуляция всех видов обмены веществ.
2) поддержание гомеостаза.
3) обеспечение физиологической адаптации, особенно длительной.
4) обеспечение полноценного физического, полового и умственного развития человека в соответствии с его возрастом.
Функциональная классификация желез:
I. Гипофиз и гипофиззависимые железы (аденогипофиз, фолликулярные клетки щитовидной железы, кора надпочечников – пучковый и сетчатые слои, половые железы).
II. Гипофиз независимые железы (К-клетки щитовидной железы, вырабатывающие кальцитонин, паращитовидные железы, клетки островков Лангерганса в поджелудочной железе, клубочковый слой коры надпочечников, тимус).
III. Железы нервного происхождения: мозговое вещество надпочечников, гипоталамус.
IV. Другие: эпифиз, клетки АПУД-системы, клетки сердца, печени, почек
2. Общая характеристика гормонов.
Гормон – эндогенное химическое соединение, вызывающее в очень низких концентрациях (10-6-10-12 моль/л) конкретную биохимическую или биофизическую реакцию в клетках-мишенях посредством связывания со специальным белком-рецептором и передающее регуляторный сигнал к внутриклеточным эффекторам либо непосредственно, либо через систему вторичных посредников (гормон – первый посредник) и каскад ферментативных реакций.
Свойства гормонов:
а) высокая биологическая активность
б) специфичность действия (она определяется структурой гормона и структурой рецептора к нему – по типу ключ-замок)
в) наличие специальных ферментативных систем синтеза и деградации гормонов и удаления продуктов их метаболизма из организма
г) обладают дистантным действием – эндокринным
д) у большинства гормонов отсутствует видовая специфичность за исключением гормона роста.
Химическая классификация гормонов.
По структуре выделяют 3 большие группы:
1) производные АК (из L-тирозина – катехоламины и тиреоидные гормоны. Катехоламины – дофамин ДА, НА, А)
Схема синтеза: L-тирозин® L-фенилаланин® L-диоксиФА (L-ДОФА) ® ДА ® НА ® А.
Серотонин и мелатонин из L-триптофана, гистамин из L-гистидина.
2) липидной природы:
а) стероидные производные холестерина (женские и мужские половые гормоны; гормоны коры надпочечников: минералкортикоиды – альдостерон, глюкокортикоиды – кортизол, половые – эпитетестостерон, прогестерол; активная форма витамина D3 - кальциферол).
б) эйкозаноиды – производные жирной непредельной арахидоновой кислоты: простагландины, тромбоксаны, простациклины, лейкотриены.
белково-пептидные гормоны – остальные гормоны гипоталамуса, паратгормон, инсулин, глюкагон, гормоны классических желез.
Механизма действия гормонов:
1) Через рецепторы наружной клеточной мембраны и систему вторичных посредников (так действуют белково-пептидные, катехоламины, серотонин, гистамин). Это вещества гидрофильные, липофобные, плохо проникают в клетку
а) действуют на 7-TMS и 1-TMS рецепторы
1. Г ® Rs ® Gs ® АЦ ® цАМФ ® ПКА ® фосфорилирование белков ® клеточный ответ. Пример: НА ® b-Ар, АДГ ® V2-р
2. Г ® Ri ® Gi ® ¯АЦ ® ¯цАМФ. Пример: НА и А ® a2-Ар, ДА ® Д2-р, АХ ® М2-Хр.
3. Г ® Rq ® Gq ® ФЛ С ® ИФ3 + ДАГ
ИФ3® Са2+/кальмодулин
ДАГ ® ФЛ А2 ® арахидоновая кислота или ДАГ ® ПК С ® фосфорилирование белков ® клеточный ответ
4. Г ® Са2+ в кл ® связывается кальмодулином.
б) действуют через односегментные рецепторы с собственной ферментативной активностью и запускают MAP и RAS-белки.
2) Через внутриклеточные рецепторы – цитозольные и ядерные. Это производные холестерина, Т3 и Т4. Гидрофобны, липофильны, хорошо проникают через клеточную мембрану
Виды действия гормонов:
а) метаболическое б) морфогенетическое в) кинетическое г) корригирующее д) реактогенное (пермиссивное) (для того, чтобы вызвать реакцию, необходимо комплексное действие гормонов).
Звенья гормональной регуляции:
Судьба гормона: эндокринная клетка выделяет гормон в кровь. Он может перемещаться по ней или в свободном, или в связанном с белками виде. Гормон может связаться с клеточным рецептором и вызвать ответ клетки мишени, затем подвергнуться разрушению и выведению, или разрушиться до момента связывания с нужным рецептором.
Механизмы регуляции секреции гормонов:
1) Гипоталамо-гипофизарный путь (Эндокринная рег-я):
а) прямая связь: гипоталамус ® рилизинг-гормон ® аденогипофиз ® гландотропные гормоны ® периферические эндокринные железы ® периферический гормон;
б) обратная связь: гормон периферической железы регулирует выделение гормонов гипоталамуса или аденогипофиза (она обычно отрицательная, положительна для половых гормонов);
- аутокринная
- паракринная
2) Церебро-парагипофизарный путь (Нервная рег-я): НС через гипоталамус стимулирует выделение гормонов (щитовидн. ж-за, мозгов.в-во надпочечн…)
3) Метаболическая рег-я: гл ® выделение инсулина, уровень кальция регулируется выделением кальцитонина, если его мало, если много, то паратгормона.
Методы изучения желез внутренней секреции. Функции желез внутренней секреции изучают в условиях клиники и экспериментально в лабораториях. В клиники поступают больные с гипо- или гиперфункцией железы. Для лечения гипофункции железы назначают заместительную терапию, т. е. введение гормона. Например, при гипофункции поджелудочной железы вводят инсулин. При гиперфункции некоторых желез производят хирургическое вмешательство. Например, при базедовой болезни, вызванной гиперфункцией щитовидной железы, удаляют часть железы.
В экспериментальных условиях для изучения функции эндокринных желез используют три метода:
· экстирпацию (удаление) железы,
· трансплантацию (пересадка) и
· заместительную терапию.
Гипофиз (hypophysis), или нижний придаток мозга,— небольшая овальная железа, расположена в углублении турецкого седла черепа. Масса гипофиза не более 0,6 г, во время беременности возрастает до 1 г. Гипофиз состоит из передней и задней долей и промежуточнй части. Передняя доля составляет 70% массы всей железы.
Передняя доля гипофиза, или аденогипофиз, вырабатывает и выделяет тропные гормоны, являющиеся регуляторами активности ряда эндокринных желез. Либерины и статины гипоталамуса по аксонам нейронов доходят до срединного возвышения и там через аксо-вазальные контакты поступают в воротную венозную систему аденогипофиза и с кровью приносятся в переднюю долю. Рассматривая почки мы говорили, что в них капиллярная сеть двойная. Сначала приносящая артериола рассыпается на сеть капилляров, а затем выносящая артериола опять вновь рассыпается на новую сеть. Тоже самое здесь. Артериолы, несущие кровь, распадаются на капилляры в срединном возвышении – этой структуре гипоталамуса, затем сливаются, образуя воротную вену и по ней идут в переднюю долю, а там опять распадаются на капилляры. И вот через эту капиллярную сеть поступают пептиды, регуляторы аденогипофиза.
Аденогипофиз выделяет соматотропный гормон (периферический гормон), или гормон роста, который стимулирует рост, повышая синтез белков, влияя на жировой и углеводный обмен.
Под влиянием избыточной продукции соматотропного гормона у детей происходит усиление роста, развивается гигантизм: рост может достигать 240—250 см При недостатке гормона в раннем возрасте человек остается карликом. Гипофизарные карлики отличаются от кретинов нормальным развитием психики и правильными пропорциями тела. Вследствие гипофункции гипофиза у взрослых иногда возникают глубокие изменения в обмене веществ, что приводит либо к общему ожирению (гипофизарное ожирение), либо к резкому похуданию (гипофизарная кахексия).
Если гиперфункция гипофиза развивается у взрослого, когда рост тела уже прекратился, увеличиваются отдельные части тела: руки, ноги, язык, нос, нижняя челюсть, органы грудной и брюшной полостей. Это заболевание называется акромегалией
Пролактин.
Адренокортикотропный гормо н (АКТГ) регулирует секрецию коркового вещества надпочечников. Его выработка имеет суточный ритм. Максимум эффекта случается в утренние часы, а самая низкая концентрация этого гормона наблюдается в полночь.
тиреотропный гормон — деятельность щитовидной железы.
гонадотропный гормон — половых желез,
Промежуточная часть гипофиза вырабатывает гормон интермедин, являющийся у человека регулятором кожной пигментации.
Задняя доля гипофиза, или нейрогипофи з, выделяет два гормона — окситоцин и вазопрессин, или антидиуретический гормон (АДГ). Они образуются в нейросекреторных клетках супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса. Нейросекреторные клетки совмещают нервную и эндокринную функции. Воспринимая поступающие к ним импульсы из других отделов нервной системы, они передают их в виде нейросекретов, которые током аксоплазмы перемещаются к окончаниям аксонов в задней доле гипофиза. Здесь аксоны образуют контакты с нейронами нейрогипофиза и секрет накапливается в связи с белками – нейрофизинами.
Вазопрессин (АДГ) регулирует содержание воды в организме, увеличивая реабсорбцию воды в собирательных трубочках почки и уменьшая тем самым диурез. Этот гормон называют вазопрессином, так как, вызывая сокращение гладкомышечной ткани артериол, он повышает артериальное давление.
Вазопрессин взаимодействует со своим V2 рецептором со стороны крови, то есть на базолатеральной мембране и дальше начинается синтез белковых структур и они поступают в специальные транспортные тубулы и направляются для встраивания к люминальной мембране. в сосудах, благодаря другим рецепторам мембран, V1–рецепторам, происходит стимуляция сокращения гладких мышц. Отсюда и название вазопрессин.
Основные эффекты вазопрессина:
1. Активация реабсорбции воды в почках;
2. Стимуляция сокращения гладких мышц сосудов;
3. Стимуляция центра жажды;
4. Участвует в механизмах запоминания;
5. Кортиколибериновый эффект;
6. Участвует в механизмах терморегуляции;
7. …в эмоциональном поведении;
8. …в организации биологических ритмов…
Гипофункция нейрогипофиза является причиной несахарного диабета (несахарное мочеизнурение). При этом заболевании выделяется до 10 л мочи и более и появляется неутолимая жажда.
Основные эффекты окситоцина:
1. Стимулирует сокращение беременной матки во время родов;
2. Стимулирует секрецию молока;
3. Оказывает диуретический и натрийуретический эффекты;
4. Регулирует питьевое поведение;
5. Участвует в процессе забывания;
6. Оказывает гипотензивный эффект.
Надпочечники (glandulae suprarenales) —парные железы, расположенные над верхними полюсами почек. Масса желез около 15 г. Каждая железа окружена плотной соединительной тканью, проникающей внутрь железы и делящей ее на два слоя: наружный — корковое вещество и внутренний — мозговое вещество.
В корковом веществе надпочечников вырабатывается три группы гормонов:
1)Пучковая зона - глюкокортикоиды (кортизол и кортикостерон 5/1);
2)Клубочковая зона - минералокортикоиды — альдостерон и др.;
3)Сетчатая зона - половые гормоны — андрогены (мужские половые гормоны) и эстрогены и прогестерон (женские половые гормоны).
Глюкокортикоиды, вырабатываются под действием кортиколиберина и по принципу «-» обратной связи,влияют на обмен углеводов, белков и жиров. Максимум выработки в 5-6ч утра, минимум – в 18-19ч.
Проникая внутрь клеток, связываются с ядерными рецепторами и вызывают активацию РНК и синтез новых белков (в основном ферментов). Их посредники – липокортины, соединяясь с рецепторами, подавляют фосфолипазу-А (она превращает липиды мембран в арахидоновую кислоту, из которой синтезируются простагландины и лейкотриены – медиаторы воспаления), в следствие чего оказывают противовоспалительный эффект!
Физиологические эффекты:
1. Глюкокортикоиды влияют на обмен углеводов, белков и жиров;
2. Повышают устойчивость к стресс факторам;
3. Стимулируют синтез катехоламинов;
4. Регулируют иммунный ответ;
5. Поддерживают сосудистые эффекты катехоламинов;
6. Снижают проницаемость сосудистой стенки.
7. Противовоспалительное действие (антигистаминный эффект, стабилизация мембран лизосом, снижение продукции антител);
Метаболические эффекты:
1. Гипергликемия (глюконеогенез, снижение транспорта глюкозы в мышцы и жировую ткань, снижение гликолиза);
2. Синтез гликогена в тканях;
3. Отрицательный азотистый баланс (катаболизм белков мышц, эпителиальной и лимфоидной ткани);
4. В печени – синтез ферментов и подавление синтеза новых белков.
5. Липолиз и кетогенез в печени и тканях;
6. Перераспределение жировой ткани по оси туловища и лица;
7. Стимуляция аппетита им потребления жира.
Глюкокортикоиды мобилизуют жиры из жировых депо, стимулируя их использование в энергетическом обмене. Особенно велика роль глюкокортикоидов при больших мышечных напряжениях, действии сверхсильных раздражителей, недостатке кислорода. В подобных условиях вырабатывается большое количество глюкокортикоидов, которые обеспечивают приспособление организма к этим чрезвычайным условиям.
При избыточном действии вызывают:
1. Угнетение фибробластов, деградация коллагена à остеопороз, нарушение регенерации;
2. Мышечная атрофия и слабость (катаболизм белков);
3. Увеличение СКФ;
4. Ульцерогенный эффект;
5. Эйфория, психозы, депрессия…
Минералокортикоиды (альдостерон), вырабатывается в основном под действием системы РААС (AII, AIII), особенно при снижении концентрации Na+ и повышении К+. Так же проникают внутрь клеток и через ядерные рецепторы стимулируют синтез Na/K АТФаз.
Регулируют обмен Na+ и К+, действуя главным образом на почки. Альдостерон усиливает обратное всасывание Na+ в почечных канальцах, т. е. задерживает его в организме и выведение К+.
При избытке гормона повышается концентрация Na+ в крови, возрастает ее осмотическое давление, происходит задержка воды в организме, повышается возбудимость гладкой мускулатуры сосудов и, следовательно, повышается артериальное давление. Дефицит гормона приводит к снижению уровня Na+ в крови и тканях и повышению уровня К+. Потеря Na+" сопровождается потерей тканевой жидкости — обезвоживанием. Таким образом, альдостерон участвует в регуляции водно-солевого обмена.
В корковом веществе надпочечников независимо от пола вырабатываются как мужские, так и женские половые гормоны (андрогены, эстрогены, прогестерон). Они имеют большое значение в развитии скелета, мышц, вторичных половых признаков в детском возрасте, когда внутрисекреторная деятельность половых желез еще слабо развита. У взрослых при повышенной функции коры надпочечников, что чаще связано с опухолью, начинают резко изменяться вторичные половые признаки. Например, у женщин может начать расти борода, грубеет голос, прекращаются менструации.
После удаления коры надпочечников у животного развивается тяжелое состояние: резко снижается кровяное давление, появляется мышечная слабость, апатия, выводится большое количество натрия с мочой, и через несколько дней животное погибает. Если после удаления коры надпочечников животному вводить повышенное количество натрия, то оно не погибнет, что указывает на жизненно важную роль минералокортикоидов, способствующих задержке натрия в организме.
У человека гипофункциянадпочечных желез приводит к тяжелому заболеванию — так называемой бронзовой, или аддисоновой, болезни. Оно характеризуется похуданием, быстрой утомляемостью, мышечной слабостью, человек не может производить физическую работу, появляется бронзовая окраска кожи. Симптомы бронзовой болезни очень ярко описаны И. С. Тургеневым в произведении «Живые мощи».
Мозговое вещество надпочечников вырабатывает катехоламины: адреналин и норадреналин (6/1). Катехоламины регулируется, в основном гипоталамо-симпато-адреналовой осью. С помощью симпатических волокон спланхнического нерва, стимулирующий сигнал от гипоталамуса передаётся на мозговое вещество надпочечников, но медиатор – ацетилхолин, и, поэтому, в мозговом веществе воспринимают сигнал холинорецепторы мембраны хромаффильных клеток. В результате образуется и секретируется адреналин.
Главный гормон — адреналин — имеет широкий диапазон действия. Он оказывает влияние на 1) сердечно-сосудистую систему:
· увеличивает силу и частоту сокращений сердца,
· вызывает сужение сосудов (исключая сосуды сердца и легких),
· расширяет сосуды работающих мышц,
2) тормозит движения пищеварительного тракта,
3) вызывает расширение зрачка,
4) расширяет бронхиолы,
5) восстанавливает работоспособность утомленных мышц…
6) Оказывает метаболические эффекты:
· Гипергликемия (секреция глюкагона, подавление инсулина, гликогенолиз, глюконеогенез);
· Липолиз (+кетогенез в печени, использование жирных кислот и АцетилКо-А в энергообмене)…
7) Участвует в стресс адаптации…
При различных экстремальных состояниях (охлаждение, чрезмерное мышечное напряжение, боль, ярость, страх) в крови увеличивается содержание адреналина.
После удаления мозгового вещества животное не погибает, так как адреналин и норадреналин могут вырабатываться в организме другими хромаффинными тканями.
Стресс - «общий адаптационный синдром»! Селье выявил в его развитии несколько стадий. Три основные стадии. Первая из них, по Селье, носит название реакция тревоги. Вторая стадия носит название стадия резистентности, то есть повышенной устойчивости. Если стрессор действует на организм очень долго, то наступает постепенное истощение, т.е. – стадия истощения. Селье вводит второе понятие – дистресс (дважды стресс). Дистресс или чрезмерный или патологический стресс. Триада Селье – гипертрофия коры надпочечников, то есть увеличение массы коры надпочечников. Во-вторых, инволюция тимуса и лимфатических узлов, то есть их обратное развитие. И, в третьих, кровоизлияния и изъязвления слизистой оболочки желудка.