Раздел 7: физиология эндокринной системы

ЗАНЯТИЕ № 1

Тема: Строение и функции эндокринной системы. Передняя доля гипофиза. Гормоны задней доли гипофиза. Эпифиз. Надпочечники. Половые железы.

Эндокринная система представлена совокупностью желез внутренней секреции, эндокринных тканей, клеток органов и тканей, способных синтезировать и выделять гормоны в кровь, лимфу, спинномозговую и околоклеточную жидкость.

Различают эндокринные железы: гипофиз, надпочечники, щитовидная железа, околощитовидные железы, эпифиз.

Органы с эндокринной функцией тканей: поджелудочная железа, половые железы.

Органы с инкреторной функцией клеток: плацента, тимус, почка, сердце.

ЦНС участвует в регуляции секреции гормонов всех эндокринных желез, а железы, в свою очередь, оказывают влияние на деятельность ЦНС, изменяя и модифицируя ее активность. ЦНС осуществляет влияния на эндокринные железы через нейропептиды гипоталамуса (либерины и статины) и вегетативную нервную систему, кроме того, в различных областях ЦНС синтезируется и выделяется большое количество моноаминов (ацетилхолин, норадреналин, дофамин, серотонин, гистамин) и пептидных гормонов.

Установлено, что одни и те же вещества могут выполнять функции гормона и нейропередатчика.

В зависимости от строения выделяют три группы гормонов:

1. Белково-пептидные – соматотропин (СТГ), кортикотропин (АКТГ), тиреотропин (ТТГ), фоллитропин (ФСГ), лютропин (ЛГ), пролактин, меланоцитостимулирующий (МСГ), паратгормон, кальцитонин, инсулин, глюкагон, либерины и статины гипоталамуса, гормоны желудочно-кишечного тракта.

2. Производные липидов (стероидов) – альдостерон, кортикостерон, кортизол, прогестерон, тестостерон, эстрон, эстрадиол, кальцитриол.

3. Производные аминокислот - адреналин, норадреналин, тироксин, трийодтиронин;

Гормоны оказывают свое действие, соединяясь с рецепторами, которые представлены информационными молекулами, обеспечивающими трансформацию гормонального сигнала в соответствующее биологическое действие. Различают плазматические рецепторы, которые располагаются на плазматической мембране клеток, цитозольные – расположенные внутриклеточно (цитоплазматические) и ядерные.

В 1957 году Сазерланд экспериментально установил роль ц АМФ как вторичного посредника в гормональных эффектах.

В настоящее время выделяют следующие вторичные мессенджеры (посредники):

1. цАМФ;

2. цГМФ;

3. ДАГ (диацилглицерин);

4. ИФ₃ (инозитолтрифосфат);

5. Са²⁺ (ионизированный кальций);

6. Олиго (А) (2,5 – олигоизоаденилат).

Образование вторичных мессенджеров опосредуется активацией аденилатциклазы, гуанилатциклазы, фосфолипазы С, фосфолипазы А₂, тирозинкиназ, и др. ферментов.

Установлено, что многие гормоны после взаимодействия с рецептором могут активировать одновременно несколько вторичных мессенджеров.

Активация вторичного мессенджера представляет собой каскадную реакцию, в результате образуются одно или несколько биологически активных соединений.

Пептидные гормоны реализуют свои эффекты преимущественно через рецепторы плазматической мембраны и вторичные посредники.

Стероидные и тиреоидные гормоны взаимодействуют преимущественно с ядерными внутриклеточными рецепторами, эти гормоны липофильны, транспортируются белками крови, но проходят через мембрану только гормоны, находящиеся в свободной форме. Однако, наряду с таким классическим «ядерным» механизмом действия большинство стероидных гормонов обладает и альтернативным «внеядерным» механизмом действия через рецепторы цитоплазматической мембраны и системы вторичных посредников.

Физиологический эффект гормона зависит не только от его содержания в крови, но количества и функционального состояния рецепторов и механизма пострецепторного функционирования. Гормоны регулируют количество клеточных рецепторов, усиливая процессы их синтеза или деградации. Между уровнем гормона в межклеточном пространстве и количеством рецепторов существует обратная зависимость.

Рецепторы обладают свойством усиливать действие гормона посредством «нелинейного связывания».

Отдельные гормоны влияют на количество не только «собственных» рецепторов, но и рецепторов к другим гормонам.

На биологическую активность гормона могут влиять агонисты и антагонисты – вещества, которые обладают способностью конкурентно связывать рецептор к гормону и снижать или полностью блокировать физиологический эффект (антагонисты), или наоборот имитируют или усиливают действие гормона (агонисты).

ГИПОФИЗ, или нижний мозговой придаток, имеет овальную форму и расположен в ямке турецкого седла клиновидной кости. В гипофизе выделяют3 доли: переднюю (аденогипофиз), среднюю (промежуточную), заднюю (нейрогипофиз). Масса гипофиза зависит от состояния и возраста организма. У новорожденного масса гипофиза составляет около 0,1 г, к 14-18 годам достигает 0,6-0,7 г. Размер гипофиза в поперечнике составляет 14 мм, в передне-задней плоскости 11 мм и по вертикали 8 мм.

Аденогипофиз состоит из скопления эпителиальных железистых клеток. Выделяют 5 типов клеток:

1. Соматотрофы

2. Лактотрофы

3. Тиротрофы

4. Кортикотрофы

5. Гонадотрофы.

Здесь синтезируются 3 группы гормонов:

1. Белковые гормоны (СТГ, пролактин);

2. Гликопротеины (ФСГ, ЛГ, ТТГ);

3. Полипептиды (АКТГ, липотропин, эндорфины, МСГ)

Гормоны передней доли гипофиза называют тропными, т.к. они оказывают регулирующее влияние на деятельность других эндокринных желез.

Соматотропный гормон (СТГ), гормон роста был выделен в 1945 году, синтезируется соматотрофами передней доли гипофиза, в период беременности плацента секретирует несколько форм СТГ. Обнаружена видовая специфичность СТГ. Так, СТГ человека проявляет активность при введении его различным животным, а на организм человека действует только СТГ человека и приматов, имеются видовые различия рецепторов. Основной физиологический эффект гормона связан с его действием на рост и развитие организма. Под его влиянием усиливается синтез белка в костной ткани, хрящах, мышцах, печени, желудке, поджелудочной железе и др. внутренних органах. Рецепторы к СТГ обнаружены на мембране клеток жировой, мышечной, хрящевой ткани, клетках печени, поджелудочной железы, кишечника, мозга, легких, сердца, почек, лимфоцитов и др. До 70 % секретируемого в течение суток СТГ приходится на ночное время. Регуляция СТГ осуществляется выделением в портальную систему гипофиза соматолиберина и соматостатина по принципу обратной связи.

Усиливают секрецию СТГ сон, физическая нагрузка, стресс, недостаток белков в пище, голод, гипогликемия, а также глюкагон, вазопрессин, эстрогены, серотонин.

Уменьшают синтез и выделение СТГ повышение уровня свободных жирных кислот в крови, прогестерон, гипергликемия.

Пролактин секретируется в лактотрофах. В крови пролактин присутствует в нескольких изоформах. Пролактин влияет на: 1) лактацию и репродукцию; 2) морфогенез и рост; 3) водно – солевой обмен; 4) обмен веществ; 5) поведенческие реакции; 6) иммунорегуляцию. Наиболее важным биологическим эффектом является действие на развитие молочных желез и лактацию, пролактин усиливает синтез белков и других компонентов молока. Во время беременности пролактин секретируется плацентой.

Рецепторы к пролактину обнаружены в молочных железах, матке, яичниках, желтом теле, плаценте, яичках, печени, фоторецепторах сетчатки, лимфатических и иммунных клетках, некоторых отделах ЦНС, кишечнике, надпочечниках, почках и др.

Кортикотропин, или АКТГ (адренокортикотропный гормон), физиологическое действие гормона направлено на поддержание оптимальной массы коры надпочечников (в основном пучковой и сетчатой зон), вызывает усиление биосинтеза кортизола, увеличиваются его запасы в надпочечниках, повышается выделение кортизола в кровь. Кортикотропин оказывает влияние на жировую ткань, где усиливает процессы липолиза, увеличивает поглощение аминокислот и глюкозы мышечной тканью, стимулирует секрецию инсулина, вызывает гипогликемию, влияет на пигментацию.

Регуляция секреции кортикотропина осуществляется гипоталамусом, посредством выделения кортиколиберина и вазопрессина. На секрецию этих гипоталамических факторов влияют глюкокортикоиды, которые ингибируют выделение кортиколиберина.

На скорость выделения кортиколиберина влияют стресс, боль, возбуждение, травма, гипогликемия, повышение температуры. Усиливают выделение кортиколиберина дофамин, норадреналин, ацетилхолин. Тормозят – гамма – аминомасляная кислота, опиоиды, вещество Р, предсердный натрийуретический пептид, АКТГ угнетает синтез и секрецию кортиколиберина по механизму отрицательной обратной связи.

Тиреотропин (ТТГ) синтезируется тиротрофами и является гликопротеидом. Основной физиологический эффект ТТГ проявляется в действии на щитовидную железу. Выделяют 2 пика действия ТТГ: ранний (в течение 30 минут), характеризующийся повышением йодирования тироглобулина и высвобождением тиреоидных гормонов в кровь, и поздний, проявляющийся увеличением транспорта йода через клеточную мембрану, синтезом РНК, белка фосфолипидов. Скорость секреции ТТГ определяется тиролиберином. С возрастом наблюдается снижение чувствительности гипофиза к стимулирующему влиянию тиролиберина, отсюда уменьшение продукции ТТГ и количества тиреоидных гормонов.

Гонадотропные гормоны – фоллитропин (фолликулостимулирующий гормон, ФСГ) и лютропин (лютеинизирующий гормон, ЛГ), являются гликопротеидами. Продукция и выделение гонадотропинов находится под контролем гонадолиберина, половых гормонов и ингибина. На мембране гонадотрофов расположены рецепторы к гонадолиберину, который стимулирует синтез и выделение ФСГ и ЛГ. Физиологические эффекты ФСГ и ЛГ в женском и мужском организме различны.

В задней доле гипофиза (нейрогипофизе) накапливаются гормоны вазопрессин и окситоцин, синтезируемые в клетках супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса. В нейрогипофиз гормоны в виде гранул, содержащих белки нейрофизины, поступают по аксонам нейронов.

Вазопрессин или антидиуретический гормон (АДГ) представляет собой полипептид, состоящий из 9 аминокислотных остатков. В задней доле гипофиза в нейросекреторных гранулах осуществляется окончательный синтез гормона. По мере надобности гормон выделяется из задней доли гипофиза и поступает в кровь. В крови он не связывается с белками, но значительная его часть ассоциируется с тромбоцитами. Утилизируется гормон в печени и почках.

Одним из главных факторов, влияющих на регуляцию секреции вазопрессина, является изменение осмотического давления. В каротидных синусах, печени и, главное, переднем гипоталамусе имеются осморецепторы, которые очень чувствительны к изменению осмотического давления.

Другим важным фактором, оказывающим влияние на регуляцию, является изменение артериального давления. При повышении давления возбуждаются барорецепторы левого предсердия, дуги аорты и каротидного синуса, что оказывает ингибирующее действие на секрецию вазопрессина. При понижении давления наблюдается противоположный эффект. Кроме того, на секрецию вазопрессина влияют медиаторы, электролиты, некоторые биологически активные вещества.

Существует 2 типа рецепторов к вазопрессину: V₁ и V₂.

V_{1 -} рецепторы обнаружены в мембранах клеток печени, тромбоцитах и гладких мышцах сосудов, их действие опосредуется через диацилглицерин и инозитолтрифосфат, приводя, например, к сужению артериол.

V₂ – рецепторы локализованы на мембранах клеток собирательных трубочек и восходящей части петли Генле в почках, опосредуют свое действие через аденилатциклазу, в результате увеличивается проницаемость мембран для воды и усиливается ее реабсорбция в канальцах почек. Этот эффект обусловлен активацией синтеза и встраивания в апикальную мембрану клеток дистальных извитых канальцев и собирательных трубочек особых белков – водных каналов, получивших название аквапорины.

Физиологическое действие окситоцина заключается в стимуляции сокращений мышц матки и миоэпителиальных клеток, окружающих альвеолы молочных желез, что способствует поступлению молока из альвеол в протоки желез. Рецепторы к окситоцину локализованы на клетках матки, молочных желез, почек, гипоталамуса, гипофиза и некоторых отделов ЦНС. При взаимодействии гормонов с рецепторами активируется аденилатциклаза, причем этот процесс возможен только в присутствии ионов кальция и магния. Физиологический ответ матки на окситоцин зависит от наличия эстрогенов и простагландинов.

Эпифиз или шишковидная железа состоит из двух типов клеток – секретирующих пинеалоцитов и поддерживающих, глиальных. Пинеалоциты синтезируют серотонин, мелатонин и большое количество белковых гормонов, наиболее важными и изученными являются аргинин – вазотоцин, тиролиберин, люлиберин.

Синтез мелатонина зависит от воздействия света на сетчатку. Свет тормозит функцию эпифиза и снижает скорость синтеза мелатонина. Повышение скорости выработки и выделения мелатонина стимулируется норадреналином и другими катехоламинами. Усиление синтеза мелатонина наблюдается в условиях стресса и гипогликемии. Физиологический эффект мелатонина проявляется в угнетении секреции гонадотропных и других гормонов аденогипофиза.

Надпочечники – парный орган, напоминают треугольную пирамиду, находятся на верхнем полюсе почек, размером 4х2х3 см и массой 5-7 г. В надпочечниках выделяют корковое и мозговое вещество. К третьему году жизни в коре четко выделяются три зоны: наружная – клубочковая, средняя – пучковая, нижняя – сетчатая.

Клубочковая зона состоит из мелких эпителиальных клеток, это самый тонкий слой. В клетках этой зоны синтезируются минералокортикоиды. Есть точка зрения, что клетки клубочковой зоны могут быть стволовыми и обеспечивают рост пучковой и сетчатой зон.

Пучковая зона состоит из кубических и полигональных клеток, является самой большой частью коры надпочечников, клетки пучковой зоны продуцируют в основном глюкокортикоиды.

Сетчатая зона представлена клетками неправильной формы, содержащими пигмент. Здесь образуются половые гормоны: андрогены, эстрогены и незначительное количество прогестерона.

Корковый слой надпочечников секретирует стероидные гормоны. Синтезируются стероидные гормоны из холестерина, запасы которого в надпочечниках достигают 5 – 10% от общей массы железы. Поступление свободного холестерина из плазмы крови в клетки коркового вещества возрастает под влиянием АКТГ. АКТГ ускоряет синтез стероидных гормонов.

Клубочковая зона синтезирует минералокортикоид альдостерон. Слабой минералокортикоидной активностью обладают также дезоксикортикостерон, 18 – оксикортикостерон, 18 – оксидезоксикортикостерон. Минералокортикоиды способствуют задержке в организме натрия и воды, усиливают выделение калия, оказывают слабое глюкокортикоидное действие.

Одним из главных органов - мишеней для альдостерона являются дистальные отделы канальцев почек, где имеются специфические цитоплазматические рецепторы.

На секрецию альдостерона влияют следующие факторы: концентрация ионов натрия и калия, уровень АКТГ, активность ренин – ангиотензиновой системы, кинин – каликрииновая система и простагландины. Основной регулятор секреции альдостерона – ангиотензин-II. Ионы калия непосредственно влияют на клубочковую зону, стимулируя секрецию альдостерона. Ритм секреции альдостерона совпадает с ритмом секреции АКТГ. Необходимым условием секреции альдостерона является соответствующее изменение секреции ренина, а факторы, влияющие на скорость образования ренина, будут влиять и на секрецию альдостерона. К таким факторам относятся: снижение давления в ЮГА почек, состояние симпатической нервной системы, снижение концентрации натрия в области плотного пятна, переход из горизонтального положения в вертикальное, ограничение приема натрия, стрессовые ситуации, снижение внутрисосудистого давления и объема крови при дегидратации, кровотечении, приеме диуретиков.

К глюкокортикоидам (по мере убывания биологической активности) относятся: кортизол, кортизон, кортикостерон, 11 – дезоксикортикостерон, 11 – дегидрокортикостерон). У человека 80% активности глюкокортикоидов обеспечивается кортизолом, он транспортируется альфа – глобулином (транскортином), а биологически активной является свободная фракция гормона. Эффект кортизола проявляется не сразу, а через некоторое время, которое необходимо для образования мРНК и синтеза специфического белка.

Глюкокортикоиды относят к гормонам адаптации (по Г.Селье), они повышают содержание глюкозы в крови за счет увеличения глюконеогенеза в печени и снижения утилизации глюкозы на периферии, тормозят синтез белка и усиливают его распад, поэтому в мышцах и других органах появляются аминокислоты, служащие субстратом для глюконеогенеза. Глюкокортикоиды усиливают липолиз в жировой ткани, при этом снижается синтез жиров. Глюкокортикоиды обладают противовоспалительным действием, снижается гиперчувствительность и сенсибилизация организма к различным агентам, потенцируется влияние катехоламинов на стенки кровеносных сосудов, чем косвенно участвуют в поддержании нормального артериального давления. Они увеличивают диурез и уменьшают реабсорбцию воды, стимулируют образование ангиотензиногена.

В сетчатом слое коры надпочечников вырабатываются половые гормоны – андрогены и эстрогены. До периода полового созревания и после климакса сетчатый слой является основным местом выработки половых гормонов.

Мозговой слой надпочечников имеет нейродермальное происхождение. Здесь, как и в симпатическом отделе ВНС, вырабатываются катехоламины: дофамин, норадреналин и адреналин.

Возбуждение симпатоадреналовой системы (выделение катехоламинов из мозгового вещества надпочечников и из окончаний симпатической нервной системы) происходит под влиянием стресса, психических и физических нагрузках, гипогликемии, повышении содержания инсулина в крови, гипотонии. Катехоламины, выделившиеся в кровь, накапливаются в тканях или утилизируются прямо пропорционально симпатической иннервации. Метаболизм катехоламинов обеспечивают 2 ферментные системы: катехол – О – метилтрансфераза (КОМТ), моноаминоксидаза (МАО).

Биологическое действие катехоламинов осуществляется через рецепторы. В настоящее время выделяют три типа адренорецепторов, с которыми связываются катехоламины: альфа, бета, D. Альфа – адренорецепторы в свою очередь делятся на: альфа₁ – опосредуют сосудистые эффекты и сокращения гладких мышц (сужение периферических сосудов, увеличение потоотделения, расширение зрачка); альфа₂ – при активации ингибируют высвобождение норадреналина.

Бета – адренорецепторы также делят на три типа: бета₁- рецепторы оказывают прямое стимулирующее влияние на сердце; бета₂ – рецепторы вызывают расслабление гладких мышц, бронхов, матки, сосудов, усиливают гликогенез в печени; бета₃ – рецепторы обнаруживают в жировой ткани, они опосредуют липолиз.

Недавно были обнаружены D-адренорецепторы (дофаминэргические), связываются только с дофамином. Эти рецепторы обнаружены в ЦНС, гипоталамусе.

Половые железы выполняют как эндокринную, так и экзокринную функцию, являются местом синтеза половых гормонов и половых клеток. Под влиянием тестостерона и гормона, секретируемого клетками Сертоли эмбриона, происходит дифференцировка по мужскому типу наружных половых органов у эмбриона.

Местом секреции половых гормонов и половых клеток у мужчин являются яички. В промежуточной ткани яичка расположены клетки Лейдига, в которых синтезируется тестостерон. Из яичка тестостерон выделяется в кровь и лимфу. Там он конвертируется в дигидротестостерон, который обладает большей биологической активностью. Тестостерон транспортируется в связи с глобулином, но активной является свободная фракция, которая способна связываться с рецепторами тканей – мишеней. У мужчин концентрация тестостерона в крови в 20 – 22 раза выше, чем у женщин, а свободная фракция в 40 раз выше, чем у женщин. Метаболизирование тестостерона происходит в основном в печени.

Функциональное состояние яичек находится под контролем гонадотропных гормонов передней доли гипофиза. Под влиянием ФСГ отмечается стимуляция сперматогенного эпителия, а ЛГ стимулирует секрецию тестостерона. Концентрация тестостерона в крови изменяется с возрастом.

Биологическое действие тестостерона и других андрогенов у мужчин заключается в формировании вторичных половых признаков. Эти гормоны обладают анаболической активностью, стимулируют рост скелета, всех тканей организма. Андрогены существенно влияют на либидо и потенцию.

В яичках секретируются и эстрогены.

Женские половые гормоны – эстрогены и прогестерон, вырабатываются и секретируются в яичниках. Эти гормоны ответственны за развитие вторичных половых признаков. Эстрогены синтезируются клетками внутренней оболочки граафова пузырька и зернистой оболочкой. К эстрогенам относят эстрон и эстрадиол. В процессе метаболизма эстрона и эстрадиола образуется эстриол, который обладает меньшей биологической активностью. Поступившие в кровь эстрогены связываются в основном с глобулинами, разрушаются эстрогены в печени, выводятся в составе желчи и мочи.

Циклическое выделение гонадотропинов передней долей гипофиза идет под влиянием эстрогенов на гипоталамо-гипофизарную систему. Эстрогены угнетают секрецию ФСГ и ЛГ, снижают выработку гонадотропных гормонов передней долей гипофиза при действии гонадолиберина. Эстрогены обладают анаболическим действием, усиливают обмен костной ткани, ускоряют созревание костей скелета, что способствует прекращению роста при наступлении полового созревания.

Прогестерон секретируется желтым телом, в сетчатой зоне коры надпочечников, яичках. В крови он связывается с белком транскортином, разрушается в печени. Прогестерон снижает тонус мышц матки, способствует их расслаблению, усиливает пролиферацию и развитие клеток молочных желез, при наступлении беременности угнетает процесс овуляции, оказывает слабый катаболический эффект. По биологическому действию является антагонистом эстрогенов.

В яичках секретируется гормон релаксин, он обеспечивает расслабление связок таза и шейки матки, принимает участие в процессе родов.

Андрогены в женском организме в виде андростендиона синтезируются в основном в сетчатом слое коры надпочечников и в клетках стромы яичника. В небольших количествах в яичниках вырабатывается тестостерон, дигидротестостерон, дегидроэпиандростерон.

В репродуктивный период у женщин наблюдаются циклические изменения содержания половых гормонов как следствие циклических изменений количества гонадотропных гормонов гипофиза и гонадолиберина гипоталамуса. Продолжительность месячного цикла в среднем составляет 28 дней, но может колебаться от 21 до 31 дня.

УЧЕБНЫЕ ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ:

Студент должен знать: определения понятия «гормоны», эндокринная функция, звенья функциональной системы гормональной регуляции физиологических функций, уровни управления эндокринных функций, виды эффектов гормонов на организм, классификацию гормонов, виды гормональных эффектов, основные физиологические эффекты гормонов передней доли гипофиза; основные эффекты вазопрессина и окситоцина; гормон эпифиза - мелатонин, его эффекты; анатомо-гистологическое строение надпочечников, механизмы регуляции деятельности надпочечников, роль минералокортикоидов в поддержании водно-солевого баланса, влияние глюкокортикоидов на обмен веществ, физиологические эффекты катехоламинов, роль гормонов надпочечников в формировании стрессорной реакции организма, физиологические эффекты мужских и женских половых гормонов.

Студент должен уметь: объяснить механизмы действия гормонов гипофиза и эпифиза, объяснить механизмы действия гормонов коркового и мозгового вещества надпочечников, половых гормонов.

ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ ИСХОДНОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ

1. Что такое «внутренняя секреция»?

2. Что такое «эндокринная система»?

3. Какие вещества называются гормонами?

4. Какими способами обеспечивается гормональная регуляция?

5. Назовите органы с эндокринной функцией?

6. Перечислите пути управления эндокринными железами?

7. На какие группы по химическому строению делятся гормоны?

8. Назовите регуляторные пептиды гипоталамуса?

9. В каких структурах гипоталамуса синтезируются вазопрессин и окситоцин?

10. Как обеспечивается связь между гипоталамусом и гипофизом?

11. К какой группе гормонов по химической структуре относятся вазопрессин и окситоцин?

12. Какие органы-мишени имеют вазопрессин и окситоцин: а) артериальные сосуды; б) венозные сосуды; в) дистальные отделы нефрона; г) сосудистый клубочек нефрона; д) гладкая мускулатура матки; е) миоэпителиальные структуры молочной железы; ж) желудочно-кишечный тракт.

13. Назовите основной природный фактор, регулирующий синтез мелатонина?

14. Какое строение имеют надпочечники?

15. На какие зоны делится кора надпочечников?

16. Из каких слоев состоит кора надпочечников?

17. Где, кроме мозгового вещества надпочечников, встречается хромаффинная ткань?

18. Какие ионы альдостерон задерживает в организме, а какие выводит?

19. На какие виды обмена влияют глюкокортикоиды?

20. Почему глюкокортикоиды называют адаптивными и противовоспалительными?

21. Какие рецепторы осуществляют адренергическую стимуляцию?

22. Где еще, помимо половых желез, синтезируются половые гормоны?

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ

1. Система гормональной регуляции.

2. Звенья общей гормональной интеграции.

3. Гипофизарный, парагипофизарный, межжелезистый пути управления.

4. Виды и механизмы действия гормонов.

5. Функциональные связи гипоталамуса с гипофизом. Либерины и статины.

6. Передняя доля гипофиза и ее гормоны. Физиологические эффекты гонадотропинов, пролактина, тиреотропина, кортикотропина.

7. Физиологические эффекты соматотропина.

8. Нейросекреторные системы гипоталамуса и их взаимосвязь с нейрогипофизом.

9. Основные физиологические эффекты и механизмы действия вазопрессина.

10. Основные физиологические эффекты и механизмы действия окситоцина.

11. Регуляция синтеза и секреции гормонов нейрогипофиза.

12. Основные физиологические эффекты мелатонина.

13. Гормоны коры надпочечников. Минералокортикоиды и водно-солевой гомеостаз организма.

14. Глюкокортикоиды, их физиологическое значение и эффекты.

15. Физиологические эффекты гормонов мозгового вещества надпочечников, их роль в регуляции функций организма.

16. Физиологические основы стресса.

17. Женские половые гормоны.

18. Мужские половые гормоны.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

Представлены в формате видеоматериалов, содержащих соответствующие эксперименты.

Опыт № 1. Биологическое значение стресса

Цель опыта: показать биологическое значение стресса и продемонстрировать один из основных путей повышения устойчивости организма.

Ход работы: Взвесить 4-х взрослых мышей, пометить их, одна мышь служит контролем. Второй мыши вводят подкожно кортикотропин в дозе 1ед/г веса. Третьей мыши вводят подкожно адрезон — аналог кортизона в дозе 0.04 мл/100 г веса. Четвертая мышь помещается в эксикатор с водой — моделирование стрессовой ситуации. Через 2-3 минуты мышь извлекается из воды. Все 4 мыши помещаются в эксикатор, в котором создают разрежение воздуха с помощью насоса Камовского. Наблюдают за состоянием животных в созданных условиях, делают вывод о влиянии системы гипофиз- кора надпочечников на процессы адаптации к окружающей среде.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ

1. Изменения функции гипоталамо-аденогипофизарной системы при старении.

2. Нейропептиды гипоталамо-нейрогипофизарной системы.

3. Функция эпифиза и биологические ритмы.

4. Роль надпочечников в развитии стресса.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИТОГОВОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ

1. Все перечисленные ниже являются нейропептидными гормонами, КРОМЕ: А) вазопрессина; В) бета-эндорфина; С) окситоцина; D) соматомедина; Е) тиролиберина.

2. К числу основных эффектов пролактина относятся: А) стимуляция выделения молока молочными железами; В) стимуляция синтеза молока в молочных железах; С) регуляция водно-солевого обмена в организме; D) проявление инстинкта материнства; Е) стимуляция овуляции.

3. К основным эффектам вазопрессина в физиологических условиях относятся: А) регуляция тонуса сосудов и артериального давления; В) регуляция водно-солевого обмена; С) стимуляция дистальной реабсорбции воды в почках; D) регуляция осмотического гомеостазиса; Е) стимуляция проксимальной реабсорбции воды и натрия.

4. К эффектам окситоцина относятся: А) стимуляция образования молока в молочных железах; В) стимуляция сокращения матки в родах; С) активация секреции молока молочными железами; D) сокращение гладкой мускулатуры тонкого кишечника; Е) регуляция питьевого поведения.

5. Все приведенное ниже в отношении коры надпочечников верно, КРОМЕ: А) в коре надпочечников образуется адреналин; В) в коре надпочечников образуется кортизол и альдостерон; С) кора надпочечников стимулируется кортикотропином; D) кора надпочечников состоит из 3-х зон, образующих три группы гормонов; Е) в коре надпочечников синтезируются андрогены

ЗАНЯТИЕ № 2

Тема: Физиология эндокринной системы. Сахаррегулирующие гормоны. Щитовидная и околощитовидные железы. Эндокринная функция тимуса, миокарда, почек, желудочно-кишечного тракта.

Поджелудочная железа является железой смешанной секреции. В 1869 году П.Лангергансом были описаны островки, клетки которых секретируют гормоны. Островковые клетки обильно снабжаются кровью и иннервируются симпатическими и парасимпатическими волокнами. В островках Лангерганса выделено несколько типов клеток:

• альфа – клетки синтезируют глюкагон;

• бета – клетки синтезируют и депонируют инсулин;

• дельта - клетки вырабатывают соматостатин;

• G – клетки вырабатывают гастрин;

• РР – клетки вырабатывают панкреатический полипептид.

Кроме того, в островках обнаружены вазоактивный интестинальный полипептид (ВИП), тиролиберин, соматолиберин.

Инсулин – это полипептид, который в бета – клетках сначала синтезируется в виде препроинсулина, далее превращается в проинсулин, а затем в инсулин. Механизм действия инсулина на клетки и ткани хорошо изучен. Он влияет на метаболизм углеводов, жиров, белков, электролитов. Повышает перенос глюкозы и белков через мембрану клетки. На уровне клетки инсулин действует через рецепторы, которые находятся в мембране клетки. Под влиянием инсулина скорость поступления глюкозы в клетку возрастает в 20 – 40 раз. Выявлено 6 типов белков – переносчиков глюкозы через мембрану клеток, получивших собирательное название ГЛЮТ-1-6. Шестой тип – Na⁺-глюкозный котранспортер – осуществляет активный перенос глюкозы из просвета кишки или канальцев нефрона против градиента концентрации посредством связывания и глюкозы и ионов Na⁺, последние входят в клетку по градиенту концентрации.

Транспортеры ГЛЮТ переносят глюкозу не только в клетку, но и из клетки, а также осуществляют транспорт глюкозы внутри клетки. Только ГЛЮТ-4 является инсулинозависимым.

Эффект инсулина во многом зависит от количества рецепторов на соответствующих клетках. Посредством энергетических рецепторов бета – клетки воспринимают даже незначительное повышение в крови уровня молекул глюкозы.

Инсулин постоянно контролирует содержание глюкозы в крови. При стимуляции глюкозой в секреции инсулина наблюдается 2 фазы: быстрого высвобождения (продолжительностью 1 – 3 минуты) и позднего высвобождения (продолжительностью до 25 – 30 минут). Выделение инсулина в кровь бета – клеткой осуществляется системой, в которой важная роль принадлежит цАМФ и ионам кальция.

Контроль секреции инсулина осуществляется также симпатическим и парасимпатическим отделами ВНС. В регуляции секреции инсулина участвуют также гормоны коры надпочечников, СТГ, эстрогены и др. На секрецию инсулина оказывают влияние белки и аминокислоты, особенно лизин и аргинин.

Глюкагон секретируется альфа – клетками пожелудочной железы и является полипептидом. Разрушение глюкагона происходит в печени и почках. Попавший в кровь глюкагон через воротную вену приносится в печень, где вызывает усиление гликогенолиза (распад углеводов), уменьшает утилизацию глюкозы и синтеза гликогена, повышает глюконеогенез и содержание кетоновых тел. Т.о., гликоген увеличивает образование глюкозы и ее выход из печени в кровь. На периферии гормон вызывает липолитический эффект, усиливает липолиз и снижает синтез жиров и белков. Следовательно, глюкагон можно отнести к гормонам с выраженным катаболическим действием.

На содержание глюкагона оказывают влияние различные факторы. Основной регуляторный сигнал к стимуляции секреции глюкагона – снижение уровня глюкозы в крови. Усиливают продукцию глюкагона повышение концентрации жирных кислот в крови, гастрин, бомбезин, холецистокинин – панкреозимин, желудочный ингибиторный полипептид, нейротензин, вещество Р. Снижают его секрецию аминокислоты, секретин, серотонин.

При мышечной нагрузке и при стрессе параллельно увеличению глюкагона наблюдается снижение инсулина.

Гомеостаз глюкозы поддерживается в основном инсулином и глюкагоном.

Соматостатин. В 1973 году Р.Гельмином был выделен из гипоталамуса полипептид, который угнетал гормон роста. Позднее было установлено, что соматостатин вырабатывается также  - клетками островков Лангерганса. Электронно – микроскопически установлено, что клетки, вырабатывающие соматостатин, имеют соединительные мостики с альфа – и бета – клетками, что дает возможность перемещаться гормонам с низкой молекулярной массой из одной клетки в другую. Показано, что соматостатин угнетает секрецию инсулина, глюкагона, гастрина, холецистокинина, кишечную абсорбцию и скорость кровотока в ЖКТ, сокращения желчного пузыря.

Выделение соматостатина усиливается при введении глюкозы, аргинина, лейцина, ЖИП, цАМФ, секретина. Угнетает секрецию соматостатина норадреналин.

Взаимодействие между соматостатином и гормонами ЖКТ осуществляется по механизму обратной связи: повышение содержания гормонов ЖКТ стимулирует выделение соматостатина, а он тормозит выделение этих гормонов. Этот механизм позволяет корректировать скорость всасывания питательных веществ из ЖКТ в зависимости от их качественного состава.

Щитовидная железа. У взрослого человека имеет массу 12-25 г и располагается спереди трахеи между щитовидным хрящем и 5-6 трахейными кольцами. В ней выделяют перешеек, левую и правую доли, которые напоминают крылья бабочки. Морфофункциональной единицей щитовидной железы является фолликул, где идет синтез тиреоидных гормонов. Эпителиальные клетки (тироциты) выстилают в один слой стенки фолликула. На апикальной части тироцита имеются микроворсинки, образующие псевдоподии. На базальной поверхности мембраны содержатся Na, К – АТФ азы и рецепторы к тиреотропину (ТТГ). Каждый фолликул имеет богатую сеть лимфатических и кровеносных сосудов.

Наряду с фолликулярными клетками в щитовидной железе имеются парафолликулярные клетки (С – клетки), в которых синтезируется кальцитонин, принимающий участие в поддержании гомеостаза кальция. С – клетки расположены в интерфолликулярном пространстве или стенке фолликула.

В полости каждого фолликула содержится коллоид.

В процессе биосинтеза тиреоидных гормонов условно выделяют 4 стадии:

1. Поступление йода в щитовидную железу.

2. Йодирование тирозина в тироглобулине.

3. Процесс конденсации.

4. Секреция гормонов.

Синтез трийодтиронина (Т₃) и тетрайодтиронина (Т₄ или тироксин) находится под контролем ТТГ. Снижение в крови тиреоидных гормонов включает центральные механизмы контроля секреции ТТГ. Эту реакцию в значительной мере обеспечивает тиролиберин, вырабатываемый гипоталамусом. Т₃ и Т₄ поступают в кровь, где значительная часть их связывается с транспортными белками. Основным белком, связывающим тиреоидные гормоны в крови, является тироксинсвязывающий глобулин. Биологической активностью обладают гормоны не связанные с белками (свободная фракция). В настоящее время установлено, что Т₃ в 4 – 5 раз активнее Т_4. На периферии Т₄ переходит в Т₃, в результате на 90 – 92% биологическое действие тиреоидных гормонов обеспечивается Т₃. Биологическое действие йодсодержащих гормонов реализуется в первую очередь за счет их влияния на регуляцию белкового синтеза. Внутриклеточное действие Т₃ и Т₄ заключается в изменении активности Na и К – АТФазы и 5 нуклеотидазы, увеличении поглощения кислорода митохондриями и трансформации в них энергии. В результате растет активность РНК полимеразы, путем транскрипции ДНК возрастает синтез мРНК и образование специфического фермента или белка в зависимости от ткани – мишени.

Йодсодержащие гормоны щитовидной железы необходимы для нормального развития и роста организма. Они контролируют скорость поглощения кислорода, образование тепла, участвуют в поддержании функции дыхательного центра, оказывают положительное хроно- и инотропное влияние на деятельность сердца, увеличивают количество бета – адренергических рецепторов в сердечной и скелетных мышцах, лимфоцитах, жировой ткани. Наблюдается увеличение образования эритропоэтина и усиление эритропоэза, увеличивается синтез структурных белков в организме.

Снижение количества йодсодержащих гормонов приводит к задержке физического и психического развития, нарушению дифференцировки нервной системы и скелета.

К кальцийрегулирующим гормонам относят кальцитонин, паратирин (паратгормон) и кальцитриол (витамин D₃₎.

Биологическая роль кальция в организме очень велика. Он содержится во всех тканях, а ионизированный кальций обеспечивает целый ряд внутриклеточных процессов:

1. Сокращение сердечных и скелетных мышц.

2. Внутриклеточную эндо - и экзосекрецию.

3. Передачу нервного импульса.

4. Регуляцию транспорта различных ионов через мембрану клетки.

5. Регулирует гликогенолиз и глюконеогенез.

6. Активирует факторы свертывания крови.

7. Обеспечивает процессы минерализации в костной ткани.

Общее содержание кальция в сыворотке крови составляет 2,25 – 2,5 ммоль/л (9 – 10 мг/100г), а биологически активного ионизированного кальция – 1,2 ммоль/л (4,8 мг/100г). Значительная часть кальция в крови связана с белками альбуминами.

Кальцитонин секретируется парафолликулярными или С – клетками, они относятся к клеткам APUD-системы и имеют нервное происхождение. У человека кальцитонин помимо щитовидной железы в небольших количествах секретируется в околощитовидной и вилочковой железах. Естественным стимулятором секреции кальцитонина служит повышение уровня кальция в крови выше 2,25 ммоль/л. Наряду с этим, увеличение его секреции может вызывать гастрин, холецистокинин, глюкагон, катехоламины.

Специфический эффект кальцитонина заключается в снижении уровня кальция и фосфора в крови, в связи с чем этот гормон называют гипокальциемическим. Этот эффект обеспечивается влиянием гормона на костную ткань и почки. В костной ткани кальцитонин вызывает угнетение резорбции не только кальция, но и белкового матрикса. Параллельно наблюдается уменьшение фосфора в крови. Кальцитонин ингибирует активность и деление остеокластов. Увеличивается экскреция с мочой кальция, фосфора, натрия, калия и магния. В почках рецепторы к кальцитонину находятся в восходящей части петли Генле нефрона и дистальных канальцах.

Околощитовидные железы (паращитовидные железы) расположены на теле щитовидной железы по ее полюсам. 90 % людей имеет 4 околощитовидные железы, общая масса телец 100 – 120 мг. В околощитовидных железах выделяют главные, ацидофильные и транзиторные клетки –паратироциты. Наибольшей секреторной активностью обладают главные клетки, продуцирующие паратирин (паратгормон). Одна из основных функций паратгормона - регулирование гомеостаза кальция. Снижение кальция в крови ниже 2 ммоль/л вызывает усиление выделения паратгормона. Основными органами – мишенями паратгормона является костная ткань и почки. В костной ткани паратирин вызывает преобразование фосфата Са в цитрат Са и вымывание Са²⁺ в кровь, а в почках паратирин ведет к росту обратного всасывания Са²⁺ в кровь, в результате уровень Са²⁺ в крови растет, в связи с чем паратирин называют гиперкальциемическим гормоном.

В регуляции кальций – фосфорного обмена существенную роль играет производное витамина D – кальцитриол (активный витамин D₃). Образование кальцитриола происходит в 3 стадии: 1) в коже – под влиянием ультрафиолетовых лучей образуется витамин D, поступающий в кровь и в печень; 2) в печени витамин D подвергается первому гидроксилированию, после чего через кровь поступает в почки; 3) в почках происходит второе гидроксилирование и образуется 1,25 - (ОН)₂ – D₃ или кальцитриол. Кальцитриол усиливает синтез кальцийсвязывающего белка в кишечнике, ответственного за транспорт кальция, и тем самым активирует всасывание кальция в кровь.

Вилочковая железа (тимус) является одним из центральных органов иммунной системы. Там вырабатываются и выделяются специфические гормоны, участвующие в регуляции иммунных реакций организма – это тимопоэтин, тимулин, тимозин и др., здесь синтезируется большое количество лимфокинов и нейропептидов.

Гормоны вилочковой железы и цитокины увеличивают количество Т – супрессоров, восстанавливает реактивность Т – клеток, изменяют дифференцировку Т – клеток и пролиферацию В – клеток, влияют на гемопоэтические клетки, участвуют в регуляции синтеза форменных элементов крови.

Сердце является и эндокринным органом. Из предсердий выделен предсердный натрийуретический гормон (атриопептид), который выделяется в ответ на центральную гиперволемию, увеличение содержания натрия в крови и повышенную частоту сердечных сокращений. Атриопептид обеспечивает снижение артериального давления из-за расширения артериол и вызывает диуретический, натрийуретический, калийуретический эффекты.

Эндокринные клетки желудочно-кишечного тракта разбросаны по всем его отделам, но больше всего их в гастродуоденальной зоне и верхней части тощей кишки. Выделено более 30 биологически активных веществ, которые относят к интестинальным гормонам ЖКТ, например, гастрин, бомбезин, секретин, холецистокинин и др. Эндокринные клетки ЖКТ относят к APUD – системе (amine and amine precursors uptake and decarboxylation). Т.е. эти клетки могут поглощать и накапливать биогенные амины и их предшественники с последующим их декарбоксилированием. В результате этих реакций образуются полипептидные гормоны и биологически активные вещества.

УЧЕБНЫЕ ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ:

Студент должен знать: виды и основные эффекты сахаррегулирующих гормонов; основные эффекты йодсодержащих гормонов щитовидной железы и кальцийрегулируюших гормонов; гормоны вилочковой железы, сердца, ЖКТ.

Студент должен уметь: объяснить механизмы действия сахаррегулирующих гормонов; объяснить механизмы действия гормонов щитовидной железы; принципы регуляции обмена кальция в организме; объяснить механизмы действия гормонов вилочковой железы, сердца, ЖКТ.

ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ ИСХОДНОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ

1. Анатомо-гистологические особенности строения поджелудочной железы.

2. Синтез и секрецию каких гормонов осуществляет поджелудочная железа?

3. Какие гормоны относятся к сахаррегулирующим?

4. На какие виды обмена влияет инсулин?

5. Для дефицита инсулина характерно: а) гипергликемия; б) гипогликемия; в) алкалоз; г) ацидоз; д) глюкозурия; е) полиурия; ж) протеинурия; з) гипопротеинемия; и) ослабление иммунитета.

6. Каковы гистологические особенности строения щитовидной железы?

7. Перечислите основные йодсодержащие гормоны щитовидной железы?

8. Какой из тропных гормонов аденогипофиза регулирует деятельность щитовидной железы?

9. Какие гормоны относятся к кальцийрегулирующим?

10. Какой гормон вызывает гипер-, а какой гипокальциемию?

11. Какой из кальцийрегулирующих гормонов активируется в почках?

12. Какой гормон синтезируется в миокарде?

13. Перечислите гормоны вилочковой железы?

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ

1. Инкреторная функция поджелудочной железы. Островковый аппарат, его клеточная структура.

2. Основные эффекты инсулина. Влияние на углеводный, жировой и белковый обмен.

3. Регуляция синтеза и секреции инсулина.

4. Основные метаболические эффекты глюкагона. Механизмы регуляции синтеза и секреции глюкагона.

5. Соматостатин, его физиологическая роль.

6. Общие представления о синтезе и секреции йодсодержащих гормонов щитовидной железы.

7. Регуляция деятельности щитовидной железы, роль тиреотропина и вегетативной нервной системы.

8. Основные метаболические эффекты йодсодержащих гормонов щитовидной железы.

9. Кальцийрегулирующие гормоны: паратгормон, кальцитонин – регуляция синтеза и секреции, основные эффекты.

10. Кальцийрегулирующие гормоны: кальцитриол – этапы образования гормона, его основные эффекты.

11. Эндокринная функция тимуса, эпифиза, миокарда, ЖКТ.

12. Гормоны плаценты их физиологические эффекты.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

Представлены в формате видеоматериалов, содержащих соответствующие эксперименты.

Опыт № 1. Определение уровня сахара в крови и моче с помощью глюкометра и автоматизированного анализатора мочи.

Цель опыта – продемонстрировать методику определения уровня сахара в крови и моче.

Ход работы. В образцах крови и мочи от здорового человека, а также с добавлением глюкозы, определяют содержание сахара соответственно инструкции к приборам.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ

1. Изменения продукции гормонов как причина сахарного диабета.

2. Изменения в обмене кальция и секреции кальцийрегулирующих гормонов при старении.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИТОГОВОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ.

1. Местом образования 1,25-дигидроксихолекальциферола из непосредственного предшественника являются: А) костная ткань; В) печень; С) кожа; D) почки; Е) кровь.

2. Секреция иод-содержащих гормонов щитовидной железы меняется под влиянием: А) содержания иодида в крови; В) адреналина надпочечников; С) тиреотропина гипофиза; D) охлаждения организма; Е) избытка кальция в крови.

3. К числу физиологических эффектов Т₃ и Т₄ относятся: А) стимуляция регенерации тканей; В) увеличение термогенеза; С) активация синтеза жира и ожирение; D) тахикардия; Е) увеличение диуреза.

4. Избыточная секреция тиреоидных гормонов ведет к: А) повышению основного обмена; В) повышенной потливости; С) снижению возбудимости нервной системы; D) снижению температуры тела; Е) активации симпатических эффектов.

5. Какой гормон вызывают увеличение содержания кальция и снижение уровня фосфора в крови: А) паратирин; В) кальцитонин; С) минералокортикоиды; D) кальцитриол; Е) тироксин

6. Нижеперечисленные гормоны вызывают гипергликемию, КРОМЕ: А) инсулина; В) соматотропина; С) тироксина; D) адреналина; Е) кортизола.

7. Какие гормоны образуются в островках Лангерганса поджелудочной железы: А) кальцитонин; В) глюкагон; С) соматотропин; D) соматостатин; Е) инсулин.