Фізіологічна роль гіпофіза

Аденогіпофіз. До складу аденогіпофіза входять секреторні клітини трьох видів: базофільні, ацидофільні та хромофобні. Всі вони можуть змінюватись кількісно і якісно, тому розмір аденогіпофіза періодично збільшується або зменшується. Кожний вид клітин синтезує різні гормони. Функціональну роль передньої частини гіпофіза можна звести до участі в регуляції росту і розвитку організму, об­міну речовин, функцій ендокринних залоз та процесів роз­множення

1. Регуляція росту соматотропним гормоном. Про те, що гіпофіз забезпечує нормальний ріст, було відомо ще в 1886 р. У випадках пухлин аденогіпофіза спостерігали ак­ромегалію (рис. 91) — збільшення окремих органів і частин тіла внаслідок їх розростання за рахунок збільшеного синте­зу соматотропного гормону. Акромегалія спостерігається у дорослих людей і тварин, що закінчили ріст і розвиток. Роз­ростання може бути як зовнішніх частин тіла (вух, носа, пальців кінцівок, губ), так і внутрішніх (язика, печінки, серця, селезінки, шлунка). Піз­ніше було описано синдром

під назвою нанізм — карликовість, що виникає при недо­статній кількості гормону росту. Далі це було підтвердже­но експериментальне, шляхом видалення гіпофіза (гіпофізектомія). Після такої операції ріст тварини припиняється .(рис. 92), а при гіпофункції аденогіпофіза —сповільнюєть­ся, розвиток і діяльність підшлункової, щитовидної та

Рис. Поросята одного опоросу (за Робінсоном):

а — гіпофізектомоване; б — нормальне

надниркових залоз припиняється, статеве дозрівання не від­бувається, резистентність організму знижується. Він стає чутливим до холоду і хвороб. Обмін вуглеводів погіршуєть­ся і супроводжується гіпоглікемією. Тиск крові і тонус м'я­зів знижуються. У овець перестає рости шерсть. Негативні наслідки гіпофункції залози та гіпофізектомії швидко зни­кають, якщо тварині вводять екстракти з аденогіпофіза або пересаджують його шматочки під шкіру. Часте введення та­ких екстрактів молодим тваринам супроводжується приско­ренням росту (рис. 93), а гіперфункція залози у молодому віці призводить до гігантизму (рис. 94), характерного над­мірним ростом кістяка, хрящів, особливо довгих трубчастих кісток. Надмірне введення гормону росту в організм має негативні наслідки, відбувається, зокрема, пригнічення ді­яльності інсулярного апарата підшлункової залози.Рис. 94. Юнаки одного віку:

а — з недостатньою; б — з нормальною; в — з надмір­ною функцією гіпофіза (гі­гантизм)

Рис. 93. Вплив ін'єкцій гормо­ну росту на порося. Поросяті (зліва) протягом 4,5 місяця вводили екстракт аденогіпофіза (за Робінсоном)

Гормон росту синтезується ацидофільними клітинами і має білкову природу. Тому при вживанні через рот він пе­ретравлюється шлунковим соком. Ефективність його збері­гається при парентеральному введенні в організм. Соматотропін постійно виробляється тільки у молодих осіб, а у орга­нізмів, що закінчили ріст і розвиток, синтез його гальмуєть­ся і припиняється (за винятком вагітних). Стимуляція та гальмування синтезу цього гормону здійснюється гіпотала­мусом за рахунок секреції відповідних гормонозвільнюючих факторів. Основне значення цього гормону полягає в тому, що він: а) прискорює ріст кісток і особливо хрящів шляхом швидкого розмноження клітин та кращого засвоєння кальцію і фосфору цими тканинами; б) прискорює синтез біл­ків і сприяє їх засвоєнню, тобто забезпечує позитивний азо­тистий баланс; в) покращує обмін вуглеводів і жирів у нап­рямку збільшеного синтезу вуглеводів. Регулюючий вплив на вуглеводний обмін здійснюється через інсулярний апарат підшлункової залози. СТГ стимулює енергетичний обмін і підвищує активність окислювальних ферментів. Ця дія гор­мону більш ефективна у молодих тварин (Грибан В. Г.).

У випадках уродженої відсутності ацидофільних клітин гормон росту не синтезується і організм залишається гіпофізарним карликом.

Завдяки оптимальному синтезу СТГ у сільськогосподар­ських тварин з належною годівлею та утриманням метода­ми селекції за останні 150 років вдалося значно прискорити ріст і розвиток, а також збільшити масу тварин.

2. Регуляція обміну речовин тиреотропним гормоном дуже складна, бо діє цей гормон на обмінні процеси, не тіль­ки прямо, а й через інші залози внутрішньої секреції. Відо­мо, що існує тісний зв'язок між синтезом цього гормону та роботою щитовидної залози. Постійна секреція тиреотропіну забезпечує безперервну стимуляцію синтезу гормонів щитовидної залози — тироксину та трийодтироніну, які ре­гулюють усі обмінні речовини. Нижчим тваринам (амфібі­ям) така постійна стимуляція щитовидної залози тирео­тропним гормоном необхідна для нормального метаморфо­зу. Ця залоза атрофується після гіпофізектомії, метамор­фоз припиняється і тварина залишається в стадії личинки. Введення в організм ТТГ викликає такі самі зміни, що відбуваються при гіперфункції щитовидної залози, а саме: підвищення основного обміну речовин і, зокрема, білкового, зменшення глікогену в печінці, прискорення роботи серця та дихання, стимуляція діяльності нервової та інших систем організму.

Тиреотропний гормон викликає також діабетогенний ефект, тобто гіперглікемію з і глюкозурією, а острівці Лангерганса атрофуються. На обмін білків він діє ще й через СТГ, сприяє асиміляції білка у м'язах. Якщо цей гормон вводити в організм; тривалий час, то його дія поступово ослаблюється, синтез власного ТТГ знижується, що призво­дить до гіпофункції щитовидної залози. Як наслідок знижуються обмінні процеси. Тиреотропний гормон синтезується базофільними клітинами постійно в незначних кількостях завдяки тиреотропінзвільнюючому фактору гіпоталамуса. Інтенсивність його синтезу залежить від кількості тирокси­ну в крові. При недостатній його концентрації синтез ТТГ збільшується, при надмірній — зменшується, а це, в свою чергу, зумовлює підвищення чи зниження концентрації ти­роксину в крові. Зовнішні фактори, наприклад холод, діють на рецептори шкіри, які сигналізують у гіпоталамус. Остан­ній виділяє тиреотропінзвільнюючий фактор, що стимулює синтез ТТГ, який підсилює роботу щитовидної залози. Як наслідок, обмін речовин підвищується, збільшується теплопродукція і організм таким чином захищається від холоду.

3. Регуляція роботи кори надниркових залоз адренокортикотропним гормоном (АКТТ — поліпептид), що постійно синтезується в базофільних клітинах аденогіпофіза і забез­печує морфологічну стабільність та функціональну актив­ність кіркової частини наднирників. Гіпофізектомія призво­дить до атрофії сітчастої та пучкової зон кори надниркових залоз, де виробляються глюкокортикоїди та статеві гормо­ни. При цьому пучкова зона, де синтезуються мінералокортикоїди, зберігається, тому тварина не гине, але втрачає здатність протидіяти стресовим факторам. Введення АКТТ таким тваринам забезпечує розростання раніше атрофова­них зон і підвищує резистентність організму. Зміни, що ви­никають при цьому, подібні до тих, які мають місце при введенні глюкокортикоїдів. Тривале застосування глюкокортикоїдів з лікувальною метою призводить до зниження син­тезу АКТГ і пізніше — до атрофії кори наднирників. Цей гормон виявляє свою активність тільки через надниркові за­лози. При видаленні останніх він стає неефективним, тобто не викликає ніяких змін.

Значення АКТГ багатогранне. Цей гормон забезпечує:

а) підвищення вмісту цукру в крові за рахунок пере­творення амінокислот і жирних кислот в глюкозу (вміст глі­когену в печінці та м'язах також збільшується);

б) збільшення кількості виведеного азоту з організму підсиленням процесів дисиміляції білкових сполук;

в) стимуляцію зворотного всмоктування іонів натрію, хлору та води в нирках і виведення з організму іонів калію;

г) зменшення кількості лімфоцитів та еозинофілів у кро­ві (кількість останніх зменшується на 50 %);

д) зниження проникності стінок кровоносних судин для лейкоцитів, що зменшує їх міграцію в міжклітинну рідину.

Особливо важливу роль відіграє АКТГ в умовах стресу, тобто при дії на організм сильних агресивних факторів (втрата крові, голодування, поранення, опіки). При цьому в організмі виробляється значна кількість адреналіну, який, діючи на. гіпоталамус, стимулює секрецію адренокортикотропінзвільняючого фактора. Цей нейрогормон надходить до гіпофіза і підсилює синтез АКТГ. Останній підвищує продукцію глюкокортикоїдів наднирників, за рахунок яких організм адаптується до несприятливих умов.

4. Регуляція роботи статевих залоз гонадотропними гор­монами. Аденогіпофіз відіграє важливу роль у розмноженні тварин. Своїми гонадотропними гормонами він забезпечує належний розвиток статевих органів і залоз та синтез чо­ловічих і жіночих статевих гормонів. Гіпофізектомія у мо­лодих тварин призводить до припинення розвитку статевих органів у самців та самок і сповільнення загального росту. Тварини залишаються інфантильними. В дорослих тварин така операція супроводжується атрофією статевих залоз, зменшенням прояву вторинних статевих ознак, зниженням лактації до повного її припинення. Гонадотропні гормони, за винятком пролактину, діють тільки-через статеві залози. У кастратів ці гормони неефективні. Це означає, що всі змі­ни в організмі відбуваються за рахунок безпосереднього впливу статевих гормонів. Введення гонадотропінів інфан­тильним або статево незрілим тваринам викликає прискоре­ний розвиток статевих органів, вторинних статевих ознак, появу статевих циклів, тобто передчасне статеве дозрівання, а у риб — нерест. У гіпофізектомованих самок немає стате­вого потягу, не виявляється тічка, не відбувається овуляція фолікулів.

До ганодотропних належать такі гормони.

1. Фолікулостимулюточий гормон (ФСГ) білкової при­роди синтезується у базофільних клітинах. Він стимулює розвиток зародкового епітелію у самців і самок, прискорює ріст фолікулів у яєчниках, покращує сперматогенез у сім'я­никах. Діючи безпосередньо на передміхурову залозу, ФСГ забезпечує її розвиток. Слід зазначити, що цей гормон викликає переважно морфологічні зміни в фолікулах, зокрема збільшення їх розмірів. Синтез ФСГ залежить від кількості естрогенів у крові. У період дозрівання фолікулів вміст ест­рогенів у крові збільшується, внаслідок чого секреція ФСГ зменшується. Якщо після овуляції фолікула запліднення яйцеклітини не відбулося, то естрогени не синтезуються, що призводить до підвищеної секреції ФСГ і подальшого роз­витку фолікулів. Регуляція синтезу ФСГ здійснюється ще й гіпоталамусом. Пухлини в гіпоталамусі часто викликають ранній синтез ФСГ, що зумовлює передчасне статеве дозрі­вання.

2. Лютеїнізуючий гормон (ЛГ) є глюкопротеїдом, що також синтезується в базофільних клітинах, однак у значно меншій кількості, ніж ФСГ. У самців він позитивно впливає на розвиток інтерстиціальних клітин сім'яників та стимулює синтез гормону тестостерона, від якого залежить розвиток вторинних статевих ознак.

У самок, у процесі розвитку фолікулів, ЛГ приходить на зміну ФСГ, але до овуляції ці гормони діють як синергісти. Лютеїнізуючий гормон викликає переважно якісні зміни, забезпечуючи синтез жіночих гормонів — естрогенів (фо­лікуліну) у фолікулярному епітелії та подальший розвиток фолікулів, їх овуляцію й утворення жовтого тіла. На синтез гормону жовтого тіла прогестерона ЛГ не впливає. Регуля­ція секреції лютеїнізуючого гормону, як і інших гормонів. здійснюється за принципом зворотного зв'язку — через гі­поталамус.

3. Лютеотропний гормон (ЛТГ) пролактин має білкове походження, синтезується в ацедофільних клітинах при ва­гітності та в період лактації. В інший час його секреція галь­мується пролактингальмівним фактором гіпоталамуса. Цей гормон виявляє свою дію тільки у самок. Він підтримує активність жовтого тіла та стимулює секрецію прогестеро­ну, необхідного для нормального перебігу вагітності. Цей гормон також забезпечує розвиток секреторного епітелію молочних альвеол та підтримує секрецію молока під час лактації. Введення пролактину в організм кастрованих са­мок призводить до розвитку молочних залоз і синтезу мо­лока. При багаторазових ін'єкціях ЛТГ подібні зміни спос­терігаються навіть у самців — козел починає виділяти мо­локо. Недостатня секреція ЛТГ призводить до зменшення синтезу прогестерону, що перешкоджає проходженню фази секреції молочних залоз. Він також бере участь у забезпе­ченні необхідного вмісту цукру в крові та у формуванні ма­теринського інстинкту. Регуляція синтезу ЛТГ відбувається дещо відмінно від інших гормонів. Вона здійснюється реф­лекторним та гуморальним шляхами. Збудження, що вини­кають при подразненні сосків вимені під час ссання молока новонародженими, рефлекторно передаються в гіпоталамус, де гальмується секреція пролактингальмівного фактора, що, в свою чергу, стимулює синтез ЛТГ і підсилення лактації.

Слід зазначити, що недостатній синтез гонадотропних гормонів у сільськогосподарських тварин при поганій годів­лі та утриманні призводить до безпліддя, зниження їх про­дуктивності, кахексії — схуднення.

Середня частина гіпофіза.

Ця частина існує у більшості тварин. Структурно вона відмежована від аденогіпофіза і зрослася з нейрогіпофізом. Вона синтезує єдиний гормон — інтермедин, або меланофорний, який регулює розміщення гранул пігментів — червоного, рожевого та жовтого мела­ніну, що містяться в пігментних клітинах шкіри (меланофорах, гуанофорах, еритрофорах та ксантофорах). Цей гормон має значення переважно для захисних реакцій (камуфляжу) нижчих тварин — риб, амфібій, рептилій. При збільшенні цього гормону в крові пігментні клітини розширюються і шкіра набуває темнішого, червонуватого, рожевого або жовтого кольору. При зменшенні його ^кількості зерна пігментів ^концентруються навколо яд­ра клітини, внаслідок чого 'шкіра світлішає. Таким чином, тварини стають непо­мітними для своїх ворогів, зливаючись з місцевістю, де вони мешкають. Після гіпо-фізектомії здатність тварин змінювати колір шкіри втра­чається. Меланофорний гор­мон має значення також для вищих тварин і людини.

Так, введення його людині в ділянки з непігментованою шкірою зумовлює відновлення нормальної пігментації. У ссав­ців у пігментному шарі сітківки ока є клітини, які змінюють свою форму під впливом меланофорного гормону. При над­мірному освітленні ока ці клітини збільшуються за рахунок вип'ячування псевдоподій і поглинають зайві світлові промені, що запобігає перезбудженню сітківки. Синтез та секреція меланофорного гормону контролюються нервовою системою і залежать від інтенсивності освітлення. При яскравому освітленні збудження з, ока по зо­ровому нерву передається в супраоптичні ядра головного мозку, а від них — до гіпофіза. Внаслідок цього синтез гор­мону зменшується. Після перерізування зорового нерва та­кий зв'язок порушується. Слід зазначити, що гіпофіз ссав­ців багатий на меланофорний гормон, значення якого ще добре не вивчено.

Нейрогіпофіз.

До нейрогіпофіза входять клітини — пітуїцити та нервові елементи, якими є аксони нервових клітин гіпоталамуса. Витяжка з нейрогіпофіза міститься у препараті, що називається “пітуїтрин Р”. Нейрогіпофіз наповнений також гормонами — нейросекретами, що синтезуються в супраоптичних та паравентрикулярних ядрах гіпоталамуса і по аксонах транспортуються у нейрогіпофіз, де і депонуються. При порушенні гіпоталамо-гіпофізарного зв'язку ці гормони більше не надходять до задньої частини гіпофіза й акумулюються у місці пошкодження.

До гормонів, які зберігаються в нейрогіпофізі, належать антидіуретичний, або вазопресин, та окситоцин, що за сво­єю природою є поліпептидами.

Про значення антидіуретичного гормону свідчить його назва, він зменшує діурез — сечовиділення. Крім того, цей гормон звужує також просвіти кровоносних судин. Тому йо­го називають ще вазопресин. Антидіуретичний гормон бере участь у другій фа­зі утворення сечі, а саме стимулює зворотне всмоктування во­ди (реабсорбцію) у звивистих канальцях нирок. При недо­статньому синтезі цього гормону або після усунення зв'язку між гіпоталамусом та гіпофізом реабсорбція води не відбувається, що призводить до нецукрового діабету — сечо­виснаження. При цьому тварина (наприклад, кінь) за; добу виділяє до 80 л сечі і ще більше споживає води. Нецукровий діабет може мати генетичне походження, тобто розвивати­ся через відсутність у гіпоталамусі клітин, що синтезують антидіуретичний гормон. Введення цього гормону в організм швидко нормалізує процес сечоутворення. Механізм дії цьо­го гормону полягає в тому, що під його впливом певні клі­тини нефрона починають виробляти фермент гіалуронідазу, яка. деполяризуючи мукополісахаридний комплекс міжклі­тинного цементу, поліпшує проникність стінок звивистих канальців нирок для води. Міжклітинні, мембрани втрача­ють свою герметичність, вода легко проникає з просвіту ка­нальців у міжклітинні проміжки, а сеча стає більш концент­рованою.

Судинозвужувальний ефект вазопресину виявляється при значному підвищенні його кількості в крові, особливо при введенні в організм. При нормальному синтезі цей гормон виявляє тільки антидіуретичну дію. Вазопресин впливає на судини вибірково, переважно на артеріоли, шляхом збіль­шення тонусу гладеньких м'язів стінок цих судин. На арте­рії мозку та нирок він зовсім не діє, а на коронарні артерії слабо. Судинозвужувальний ефект цього гормону супровод­жується підвищенням тиску крові. Після усунення дії вазо­пресину артеріоли розширюються і тиск крові знижується.

Регуляція синтезу антидіуретичного гормону здійснюєть­ся за участю осморецепторів, що перебувають у каротидних синусах та гіпоталамусі. При зниженні осмотичного тиску крові ці рецептори передають інформацію до нейросекреторних клітин і синтез гормону гальмується. Внаслідок цьо­го утворюється більше сечі і зайва вода таким чином, залишає організм. У випадках підвищення осмотичного тиску крові, навпаки, імпульси від осморецепторів стимулюють синтез вазопресину, реабсорбція води в нирках збільшуєть­ся і осмотичний тиск нормалізується.

Окситоцин — гормон, що забезпечує скорочення гладеньких м'язів матки, (сечового міхура, кишечника, міоепітелію молочних альвеол та м'язових елементів молочних проток, його дія на матку змінюється залежно від фаз статевих циклів, а також при вагітності. Під час тічки у тварин він активно впливає на міометр, а в фазі секреції маточних залоз майже не діє, що сприяє прикріпленню заплід­неної яйцеклітини до слизової оболонки матки. Чутливість матки до окситоцину залежить від синтезу прогестерону в жовтому тілі. Під час вагітності синтез прогестерону збіль­шується і матка втрачає чутливість до окситоцину. В кінці вагітності концентрація прогестерону в крові знижується і м'язи матки збільшують свою чутливість, а під час пологів максимально скорочуються під його впливом. У випадку слабких потуг і переймів при пологах він застосовується для їх посилення. Окситоцин у перекладі з грецького означає швидкі роди.

Важливу роль окситоцин відіграє в механізмі виведення молока. Під його впливом м'язові елементи — міоепітелій молочних альвеол — скорочуються, що забезпечує виведен­ня альвеолярної порції молока в цистерну вимені. Необхід­на кількість цього гормону надходить у кров і далі до мо­лочної залози під час доїння або годування малюків. При цьому подразнюються механо- та терморецептори шкіри молочної залози і збудження, що виникає рефлекторно, пе­редається до гіпоталамуса, який забезпечує звільнення окситоцину з нейрогіпофіза. Цей гормон діє не довго, оскіль­ки швидко інактивується. Тому доїти худобу треба енергій­но і швидко. Синтез окснтоцину в періоди повторення ста­тевих циклів та вагітності регулюється статевими гормона­ми—естрогенами.