ЛЕКЦИЯ № 14-15
Эндокринные железы./ Регуляция деятельности эндокринной системы.
Понятие об эндокринной системе. Общая характеристика гормонов
Эндокринная система — это совокупность желез внутренней секреции, вырабатывающих гормоны и биологически активные вещества. Она обеспечивает гуморальную (химическую) регуляцию функций организма, поддержание постоянства его внутренней среды при изменяющихся внешних условиях. Помимо этого эндокринная система совместно с нервной системой регулирует рост, развитие организма, его половую дифференцировку и репродуктивную функцию, а также оказывает влияние на процессы образования, использования и сохранения энергии. В совокупности с нервной системой гормоны принимают участие в обеспечении эмоциональных реакций и психической деятельности человека.
Железами внутренней секреции, или эндокринными железами, называют органы, которые не имеют выводных протоков и выделяют свой секрет (гормоны) непосредственно во внутреннюю среду организма — кровь, лимфу и тканевую жидкость!!!!!
К эндокринным железам относят следующие органы: гипофиз, эпифиз, щитовидную железу, околощитовидные железы, вилочковую железу, поджелудочную железу, надпочечники и половые железы. Гипоталамус обеспечивает функциональное взаимодействие между нервной и эндокринной системами, координирует работу желез внутренней секреции.
Гормоны — это высокоактивные биологические вещества, которые в небольших количествах осуществляют местную (локальную) и общую регуляцию функций организма. Гормоны могут действовать как на значительном отдалении от места образования, так и непосредственно на окружающие клетки. Многие гормоны синтезируются в виде прогормонов (проинсулин, проглюкагон) и только в комплексе Гольджи клеток они превращаются в биологически активную форму.
По химической структуре гормоны подразделяют на:
- белковые, или полипептидные (инсулин, соматостатин),
- стероидные, или липидные (половые гормоны),
- производные аминокислот (адреналин, норадреналин, тироксин).
По физиологическому действию гормоны подразделяют на пусковые, или тропные (гормоны гипоталамуса и гипофиза), которые воздействуют на другие железы внутренней секреции, и исполнители — действующие на рецепторы клеток и тканей организма (например, инсулин).
Всем гормонам свойственны:
1)избирательность действия (например, адренокортикотропный гормон, циркулируя по всему организму, действует только на кору надпочечников);
2)строгая направленность действия (каждый гормон изменяет только определенную функцию или функции);
3)отсутствие видовой специфичности (любые гормоны одинаково действуют в организме как человека, так и животных);
4)высокая биологическая активность (1 г адреналина активирует 100 млн сердец лягушек).
Совокупность клеток, реагирующих на действие гормона, называют органами-мишенями. К органам-мишеням гормоны доставляются по кровеносному и лимфатическому руслу. Гормоны могут циркулировать в крови в свободном состоянии и непосредственно влиять на рецепторы клеток (активная форма). Также молекулы гормонов могут находиться в крови в виде соединений с транспортирующими их белками и клетками крови (неактивная форма). Гормоны в организме подвергаются различным преобразованиям, в результате которых они могут разрушиться, или ослабить свой специфический эффект. Данные процессы осуществляются под влиянием ферментов непосредственно в эндокринных железах, в печени, почках и в органах-мишенях. Большая часть гормонов проходит через почки и выводится с мочой.
В основном железы внутренней секреции состоят из стромы и паренхимы. Строма включает в себя капсулу и соединительнотканные перегородки. Паренхима — это рабочая или функциональная часть органа. В связи с тем, что эндокринные железы свой секрет выделяют в кровь или лимфу, они густо оплетены сосудами и нервами. Железы внутренней секреции иннервируются вегетативной нервной системой.
Нарушение функции желез внутренней секреции проявляется либо увеличением продукции их гормонов — гиперфункцией, либо уменьшением — гипофункцией. Несмотря на то, что железы внутренней секреции имеют различные источники развития и разное местоположение, они функционально связаны между собой. Интегрирует и контролирует работу желез внутренней секреции гипоталамо- гипофизарная система организма.
Щитовидная железа
Щитовидная железа, glandula thyroidea, находится в передней области шеи, спереди и сбоку от гортани и трахеи. Это непарный орган темно-красного цвета, который имеет форму подковы и состоит из правой и левой долей, соединенных перешейком. В 10 % случаев от перешейка отходит пирамидальная доля. Масса железы составляет в среднем 25 — 30 г. Структурно-функциональной единицей железы является фолликул, состоящий из клеток щитовидной железы — тироцитов, расположенных по окружности.
Гормоны щитовидной железы: йодированные (для их секреции необходим йод) – тироксин и трийодтиронин, кальцитонин.
Данные гормоны усиливают энергетический и пластический обмен всех клеток, стимулируют половое созревание, тем самым оказывая выраженное регулирующее воздействие на обмен веществ в организме.
Рис. Щитовидная железа:
1 – левая доля, 2 – правая доля, 3 – перешеек.
Для нормального синтеза гормонов необходимо, чтобы в сутки организм получал около 0,3 мг йода. При его недостатке ткань железы разрастается, ее масса увеличивается и у человека возникает зоб. При этом функция железы может оставаться неизмененной, увеличиваться (гиперфункция) или снижаться (гипофункция).
1. Гиперфункция йодированных гормонов:
- У детей при гиперфункции железы увеличивается основной обмен, и активизируются процессы синтеза белка. Тем самым ускоряется рост и развитие организма.
- При гиперфункции у взрослых наблюдается тиреотоксикоз (Базедова болезнь), при которой резко возрастает основной обмен, повышается температура тела, отмечается повышенная возбудимость нервной системы, раздражительность. Внешне у больного наблюдается пучеглазие, масса тела у них снижается, увеличивается артериальное давление и частота сердечных сокращений.
2. Гипофункция йодированных гормонов:
- В детском возрасте гипофункция щитовидной железы приводит к задержке роста, полового развития, дифференцировке скелета и других тканей и органов. Особенно страдает функция коры головного мозга — память, внимание, мышление. Данная болезнь у детей называется — кретинизмом.
- Гипофункция железы у взрослого человека носит название — микседема. При этом замедляются окислительные процессы, и снижается основной обмен, понижается активность нервной системы и температура тела, появляется слизистый отек тканей.
Кальцитонин увеличивает активность остеобластов, тем самым облегчая усвоение ионизированного кальция костной тканью, способствуя снижению его концентрации в крови.
Околощитовидные железы (паращитовидные железы)
Околощитовидные железы, glandulae parathyroideae, расположены на задней поверхности щитовидной железы, число их составляет от 2 до 8. Они представляют собой небольшие образования желто-коричневого цвета размером с горошину. Масса одной железы около 0,4 г.
Рис. Паращитовидные железы:
1 – паращитовидные железы на задней поверхности щитовидной железы.
Гормон околощитовидной железы – паратгормон.
Он необходим для поддержания концентрации ионов кальция в крови на соответствующем уровне. Падение уровня ионизированного кальция в крови активирует секрецию паратгормона, который повышает высвобождение кальция из костей за счет активации остеокластов. Его уровень в крови повышается, но кости становятся хрупкими и легко деформируемыми. Следовательно, паратгормон является антагонистом тирокальцитонина щитовидной железы.
Тимус
Тимус (вилочковая железа или загрудинная железа), thymus, — центральный орган иммунной системы, но из-за способности вырабатывать гормоны орган относят и к эндокринной системе. Железа находится в грудной полости, позади грудины. Она розовато-серого цвета и имеет форму двузубой вилки. Тимус состоит из правой и левой долей. Масса органа в период максимального развития (10—15 лет) составляет 30—40 г, затем железа подвергается инволюции и замещается жировой тканью.
Паренхима вилочковой железы разделена на дольки, которые состоят из коркового вещества, расположенного по периферии, и мозгового вещества, образующего центральную часть. В корковом веществе незрелые лимфоциты превращаются в Т-лимфоциты. Последние обладают специальными рецепторами к чужеродным антигенам. После дифференцировки и последующего размножения они попадают в периферические органы иммунной системы (лимфатические узлы, селезенку, миндалины), где обеспечивают иммунный ответ организма. Созревание Т-лимфоцитов происходит под влиянием гормона тимуса — тимозина, вырабатываемого в мозговом веществе.
Поджелудочная железа
Поджелудочная железа, pancreas, является железой смешанной секреции. Экзокринная (внешнесекреторная) ее часть вырабатывает панкреатический сок. Эндокринная (внутрисекреторная) часть поджелудочной железы представлена островками Лангерганса, которые в виде компактных клеточных групп рассеяны в области хвоста железы. Масса островковой ткани не превышает 2—3 % всей массы органа. В состав островков Лангерганса входят:
- α-клетки, которые продуцируют гормон глюкагон
- β-клетки, вырабатывающие гормон инсулин.
Инсулин повышает проницаемость мембран клеток для глюкозы и тем самым снижает ее концентрацию в крови. Благодаря этому углеводы запасаются в печени и мышцах в виде гликогена.
Гипосекреция инсулина приводит к развитию сахарного диабета, при котором повышается уровень глюкозы в крови и наблюдается ее выделение с мочой. В тяжелых случаях может развиться гипергликемическая кома, сопровождающаяся потерей сознания.
Гиперсекреция инсулина (при его передозировке во время лечения сахарного диабета) вызывает критическое понижение уровня глюкозы в крови. Данное состояние сопровождается резкими ухудшениями функций мозга, использующего глюкозу как основной источник энергии. При этом развивается гипогликемическая кома.
Под действием глюкагона в печени происходят процессы превращения гликогена в глюкозу и ее поступление в кровеносное русло. Таким образом, глюкагон повышает уровень глюкозы в крови и является антагонистом инсулина.
Надпочечники
Надпочечники, glandula suprarenalis, парная железа, расположенная над верхним полюсом каждой почки. Надпочечники по форме напоминают трехгранную пирамиду желтоватого цвета со слегка бугристой поверхностью. Масса одного надпочечника около 5 —10 г. Паренхима органа состоит из коркового и мозгового веществ. Мозговое вещество занимает центральное положение и окружено по периферии толстым слоем коркового, которое составляет 90 % массы всего надпочечника.
Рис. Надпочечники:
1 – надпочечники, 2 – левая почка, 3 – правая почка, 4 – нижняя полая вена, 5 – брюшная часть аорты.
Корковое вещество надпочечника условно разделяют на три зоны, в которых происходит синтез определенных групп гормонов — кортикостероидов.
1. Клубочковая зона коры – минералокортикоиды (альдостерон) регулируют минеральный обмен и в первую очередь баланс натрия и калия. Гормон усиливает обратное всасывание натрия и воды в почках (количество мочи уменьшается), одновременно увеличивая выделение калия с мочой.
2. Пучковая зона коры — глюкокортикоиды (кортизол и кортикостерон) оказывают влияние на белковый, углеводный и жировой обмен. Глюкокортикоиды активируют образование глюкозы за счет распада белков и повышают ее концентрацию в крови; стимулируют секрецию инсулина; повышают чувствительность органов чувств и возбудимость нервной системы; участвуют в формировании устойчивости организма к стрессу. Глюкокортикоиды угнетают воспалительные, иммунные и аллергические реакции в организме, уменьшают разрастание соединительной ткани, в связи с чем их часто использую в виде лекарственных препаратов.
3. Сетчатая зона коры — половые гормоны, они синтезируются как у мужчин, так и у женщин. Недостаток их вызывает выпадение волос в области лобка, а их избыток ведет к вирилизации (маскулинизация/феминизация), т.е. появлению вторичных половых признаков противоположного пола.
Мозговое вещество синтезирует катехоламины: адреналин и норадреналин. Действие этих веществ аналогично влиянию симпатической нервной системы: они вызывают учащение сердечных сокращений, повышение артериального давления, сужение сосудов, повышение концентрации глюкозы в крови, а также увеличивают распад жиров, повышают возбудимость нервной системы и эффективность приспособительных реакций.
Половые железы
Половые железы (яичко и яичник) являются местом образования половых клеток, а также выделяют в кровь половые гормоны. Основное биологическое действие этих гормонов состоит в обеспечении нормального протекания функции размножения.
Яичко, testis, — парный орган мужской половой системы, расположенный в мошонке. В его паренхиме кроме образования сперматозоидов происходит синтез мужских половых гормонов — андрогенов (тестостерон). Эти гормоны синтезируются клетками Лейдига, расположенными в средостении яичка. Андрогены обеспечивают развитие половых органов и формирование вторичных половых признаков по мужскому типу (телосложение, характер роста волос и тембр голоса, активация роста скелета, мускулатуры, распределение подкожной жировой клетчатки и регуляция созревания сперматозоидов). Кроме того, андрогены обладают выраженным анаболическим эффектом, увеличивая активность пластического обмена.
Яичник, ovarium (греч. — oophoron), — парная женская половая железа, находящаяся в полости малого таза между листками широкой связки матки. Он состоит из коркового и мозгового веществ. В корковом веществе к моменту рождения находятся 400—500 тыс. первичных фолликулов. В период полового созревания и в период половой зрелости (с 10—12 до 45 — 55 лет) некоторые первичные фолликулы начинают увеличиваться в размерах и продуцировать гормоны. Такие фолликулы называют вторичными или созревающими. За генеративный период у женщин созревает всего 400—500 фолликулов. Периодичность созревания фолликулов — в среднем один фолликул в 28 дней (от 21 до 35 дней) — это продолжительность менструального цикла. Зрелый фолликул получил название «Граафов пузырек». На 14-й день менструального цикла происходит разрыв Граафова пузырька — овуляция, при которой зрелая яйцеклетка выходит в брюшинную полость. На месте разорвавшегося после овуляции фолликула развивается так называемое желтое тело — временная добавочная эндокринная железа, которая продуцирует гестагены (прогестерон) — гормон сохранения беременности. Он создает условия для оплодотворения яйцеклетки, ее имплантации (внедрение в стенку матки) и последующего развития плода. Если не происходит оплодотворение, то такое желтое тело выделяет в кровь гестагены до начала следующего менструального цикла и называется — менструальным желтым телом. Оно функционирует до начала очередного менструального цикла. В случае оплодотворения яйцеклетки формируется желтое тело беременности, которое выполняет эндокринную функцию весь период беременности. Наиболее значима роль желтого тела до 12—16 недель беременности, затем формируется плацента и основная роль в выработке данного гормона переходит к этому органу. После прекращения эндокринной функции желтое тело подвергается инволюции (обратному развитию) и на его месте остается рубец — беловатое тело.
Эстрогены вырабатываются созревающими фолликулами, а также мозговым веществом (в небольшом количестве). Они обеспечивают развитие половых органов и формирование вторичных половых признаков по женскому типу.
Эпифиз
Эпифиз, epiphysis (верхний придаток мозга — шишковидное тело), относится к надталамической части промежуточного мозга. Железа представляет собой непарное образование, по виду напоминающее еловую шишку, серовато-красного цвета, длиной 9 мм, шириной 6 мм и массой 0,2 г. Секреторные клетки эпифиза выделяют в кровь гормоны мелатонин и серотонин. Гормоны шишковидного тела до определенного возраста угнетают секрецию гонадотропных гормонов гипофиза, тем самым сдерживая наступление полового созревания. Кроме того, считается, что данные гормоны участвуют в обеспечении биологических ритмов: различное поведение человека в зависимости от времени суток, сезона и т.д.
Гипоталамус и гипофиз
Гипоталамус, hypothalamus (подталамическая область), относится к промежуточному мозгу. Гипоталамус делят на задний, средний и передний отделы. Задний отдел гипоталамуса не синтезирует биологически активных веществ. Здесь расположен подкорковый центр обоняния (сосочковые тела) и обрабатывается информация, приходящая от большинства нервных центров головного мозга. Затем эта информация передается на ядра переднего и среднего отделов гипоталамуса.
Нервные клетки среднего отдела гипоталамуса осуществляют анализ химического состава крови и спинномозговой жидкости и в ответ на поступающую информацию вырабатывают релизинг-факторы. Эти биологически активные вещества с током крови попадают в переднюю долю гипофиза и воздействуют на расположенные в нем эндокринные клетки. Характер ответа клеток гипофиза зависит от релизинг-факторов, которые могут быть двух видов:
1)либерины — вещества, которые стимулируют образование тропных гормонов передней доли гипофиза;
2)статины — вещества, угнетающие выработку тропных гормонов.
Кроме того, в среднем отделе гипоталамуса есть группы нервных клеток, отвечающие за деятельность вегетативной нервной системы, т. е. за деятельность внутренних органов и сосудов — так называемый вегетативный центр. Между этим центром и клетками, вырабатывающими релизинг-факторы, существует непосредственная связь. Благодаря согласованной деятельности этих структур происходит выбор конкретного способа регуляции: либо путем активации вегетативной нервной системы, либо изменения функции эндокринной системы. В последнем случае наблюдается выброс соответствующих релизинг-факторов, приводящий к увеличению количества тропных гормонов и соответствующих им гормонов желез-мишеней. Таким образом, гипоталамус координирует и регулирует работу всех желез внутренней секреции.
В переднем отделе гипоталамуса расположены группы нервных клеток (ядра), которые синтезируют гормон вазопрессин (антидиуретический гормон) и окситоцин. По аксонам этих клеток синтезированные гормоны поступают в заднюю долю гипофиза, где они накапливаются и по мере необходимости выбрасываются в кровь.
Гипофиз, hypophysis (нижний придаток мозга), расположен в турецком седле клиновидной кости. Он представляет собой непарное образование серовато-красного цвета, шаровидной формы, диаметром около 1 см, массой 0,5 г. Гипофиз находится на основании мозга, являясь продолжением среднего отдела гипоталамуса. Он состоит из передней, промежуточной и задней долей.
Клетки передней доли под влиянием релизинг-факторов гипоталамуса синтезируют несколько специальных гормонов, которые называют тропными гормонами. Каждый из этих гормонов стимулирует функцию определенной эндокринной железы.
На щитовидную железу воздействует тиреотропный гормон (ТТГ). Кору надпочечников активирует адренокортикотропный гормон (АКТГ). На половые железы как мужские, так и женские, оказывают влияние гонадотропные гормоны (ГТГ):
- фолликулостимулирующий (ФСГ), увеличивающий скорость образования и созревания половых клеток,
- лютеинизирующий (ЛГ), который усиливает секрецию половых гормонов.
Также в передней доле гипофиза секретируются такие гормоны как пролактин — лактотропный гормон (ЛТГ) в основном стимулирует развитие ткани молочной железы и выделение из нее молока. Соматотропный гормон (СТГ), или гормон роста, непосредственно воздействует на большинство тканей организма. Он влияет на рост и развитие скелета, мышечной ткани и внутренних органов.
Избыточная секреция соматотропина в раннем детстве приводит к развитию гигантизма, а в юношеском и зрелом возрасте — к акромегалии (чрезмерно вырастают кисти и стопы, нос и челюсти). При дефиците соматотропина в детском возрасте происходит задержка роста — карликовость или гипофизарный нанизм. У взрослого человека недостаток соматотропина вызывает тяжелейшее истощение — кахексию.
В промежуточной доле гипофиза вырабатывается интермедин — гормон, обеспечивающий регуляцию количества пигмента (меланина), определяющего индивидуальный цвет кожи и других тканей.
В задней доле гипофиза нет клеток, синтезирующих гормоны. Гормоны — вазопрессин и окситоцин поступают из переднего отдела гипоталамуса, хранятся в задней доле гипофиза и по мере необходимости поступают в кровяное русло. Вазопрессин воздействует на гладкую мускулатуру сосудов, суживая их и повышая артериальное давление.
Как уже отмечалось ранее, одновременно гормон усиливает обратное всасывание воды из первичной мочи, тем самым уменьшая количество вторичной мочи. В связи с последней функцией вазопрессин называют антидиуретическим гормоном (АДГ), т.е. гормоном, уменьшающим диурез (мочеобразование). При его недостатке наблюдается полиурия (увеличение количества мочи), а при избытке — олигоурия (уменьшение количества мочи). Окситоцин вызывает сокращение гладкой мускулатуры внутренних органов, особенно матки во время родов.