Железы внутренней секреции
.pdfФИЗИОЛОГИЯ ЖЕЛЕЗ ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ
50.1. Определение гормонов, их образование и секреция. Действие на клетки и ткани. Классификация гормонов по разным признакам.
Гормоны – это биологически активные вещества, которые выделяются эндокринными клетками в кровь или лимфу и регулируют в клетках-мишенях биохимические и физиологические процессы. Термин гормон был предложен английскими физиологами В.Бейлисом и Е.Старлингом в 1905 году. Они обладают следующими
свойствами:
1)высокая биологическая активность (действие в малых дозах);
2)специфичность действия;
3)дистантный характер действия (действие на расстоянии от той железы где он образовался).
Примеры возможных вариантов распространения гормонов к клеткам-мишеням:
1)Аутокринный (действие на клетку, вырабатывающую данный гормон);
2)Паракринный (действие в пределах ткани, где находятся гормонпродуцирующие клетки);
3)Эндокринный или телекринный (действие на значительном расстоянии на клетки-мишени через внутреннюю среду организма);
4)Нейрокринный (источником гормона является нейрон, путь распространения гормона – телекринный).
Классификация гормонов
Биохимическая классификация:
1)полипептиды и белки с наличием углеводного компонента. В данной группе выделяют три подгруппы: ▪ олигопептиды (3-10 аминокислот) — белки с малой молекулярной массой, например АДГ (синоним — вазопрессин), окситоцин, гастрин и др.; ▪ собственно белки (14-199 аминокислот), например инсулин, глюкагон и др.;
▪ глюкопротеиды (92; 112-118 аминокислот в цепи), например фолликулостимулирующий гормон, лютеинизирующий гормон.
Св-ва:
•синтезируются из прегормонов и препрогормонов – в процессе белкового синтеза на рибосомах
• липофобны – не проходят свободно через клеточные мембраны – обычно имеют мембранные рецепторы
• запасаются в клетке в мембран-связанных гранулах, секретируются из клетки путем экзоцитоза.
• поляризованы, гидрофильны – легко растворимы в плазме, часто циркулируют в крови в свободном виде.
• не возможна пероральная гормонзаместительная терапия – разрушаются ферментами ЖКТ
2)аминокислоты и их производные (норадреналин, адреналин, трийодтиронин, тироксин, гистамин, серотонин)
• тиреоидные - проникают через мембраны клеток,
• катехоламины – не проникают через мембраны,
• имеют – внутриклеточные рецепторы (тироидные гормоны) и мембранные рецепторы (катехоламины),
• транспортируются – в связанном с белками состоянии (тиреоидные), в свободном или слабо связанном с белками виде (катехоламины),
• накапливаются в железе – Т3, Т4
• тиреоидные гормоны, имея большое время полувыведения (до 24 часов) могут регулироваться перорально
3)стероиды (андрогены, эстрогены, прогестины, глюкокортикоиды, кальцитриол)
• производные холестерола – содержат циклопентанопергидрофенантреновое кольцо,
• жирорастворимы (липофильны) – легко проникают через клеточные мембраны,
• имеют внутриклеточные и мембранные (не все) рецепторы – вызывают геномные и негеномные эффекты
• не накапливаются в эндокринных железах – легко покидают клетку вследствие липофильности,
• неполярные, плохо растворимы в плазме (гидрофобные) – циркулируют в крови в связанном с белком состоянии,
• не разрушаются в желудочно-кишечном тракте – возможна пероральная гормонзаместительная терапия
4)Компоненты свободных жирных кислот (эйкозаноиды)
•группа в-в с гормоноподобным действием
• производные полиненасыщенных жирных кислот
–наиболее важны простагландины, лейкотриены, тромбоксаны;
–быстро удаляются из кровотока и действуют через ряд паракринных и аутокринных механизмов,
По физиологическому эффекту гормоны делят на:
▪ эффекторные, то есть воздействующие на клетку-мишень тканей и органов; ▪ тропные или гормоны-регуляторы. Синтезируются в передней доле гипофиза и регулируют активность
гипофиз-зависимых желез внутренней секреции. К ним относят адренокортикотропный гормон (АКТГ), тиреотропный, гонадотропный гормон, лактотропный, соматотропный; ▪ нейрогормоны (регуляторы регуляторов). Рилизинг-гормоны (либерины и статины), которые
вырабатываются в гипоталамической области и регулируют активность клеток аденогипофиза по выработке тропных гормонов
Судьба гормонов в организме
1 этап – транспорт гормонов:
А) в свободном виде; Б) в комплексе с белками;
В) в адсорбированном виде на форменных элементах крови. 2 этап – реализация гормонального эффекта:
А) изменение активности ферментов; Б) изменение проницаемости клеточных мембран; В) синтез новых гормонов; 3 этап – инактивация гормонов:
А) путем образования соединений с белками; Б) путем образования соединений с глюкуроновой кислотой; В) путем окисления.
Физиологическая роль гормонов в организме:
А) обеспечение физического, полового и умственного развития; Б) адаптация организма (приспособление к изменениям внешней и внутренней среды);
В) поддержание гомеостаза (постоянства состава и свойств внутренней среды организма); Г) интеграция функций отдельных органов и систем.
Регуляция образования гормонов.
1)внутриклеточный механизм регуляции образования и секреции гормонов, осуществляется за счет ферментов;
2)системный механизм.
К системным механизмам относятся:
1)нервно-проводниковый;
2)нервно-эндокринный;
3)эндокринный;
4)неэндокринный гуморальный.
Известный в биохимии принцип торможения конечным продуктом обусловливает подавление активности процессов синтеза гормона при его накоплении в продуцирующих клетках. Выделение гормона из клеток желез внутренней секреции приводит к увеличению его синтеза. Активность желез внутренней секреции может также зависеть от концентрации гормона во внутренней среде организма. При высокой концентрации гормона во внутренней среде организма активность продуцирующих клеток снижается. Указанное обстоятельство требует осторожного использования гормонов с прикладными целями. Например, в спорте широко применяли анаболики стероидной природы, препараты, способствующие увеличению мышечной массы. Однако, в силу того, что анаболики данной группы по своей структуре близки к мужским половым гормонам, это может привести у мужчин к гипофункции половых желез с последующей их гипотрофией и даже атрофией. Наконец, в ряде случаев количество синтезируемого и выделяемого во внутреннюю среду организма гормона зависит от количества во внутренней среде субстрата, содержание которого регулируется данным гормоном. Например, активность β-клеток поджелудочной железы зависит от концентрации глюкозы: повышение содержания глюкозы в крови приводит к усилению синтеза и секреции β-клетками инсулина. Транспорт гормонов осуществляется, как правило, в связанной форме — либо специальными белкамипереносчиками, которые циркулируют во внутренней среде организма, либо на поверхности мембраны клеток. Например, в роли переносчиков могут выступать эритроциты — клетки крови.
ТИПЫ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ НА КЛЕТКИ-МИШЕНИ.
Метаболическое действие. В этом случае гормоны вызывают изменение обмена веществ и энергии в клетках-мишенях. Изменения могут быть связаны с увеличением проницаемости биологических мембран, увеличением синтеза каких-либо ферментов или изменением их активности. Например, выраженным метаболическим эффектом обладают гормоны щитовидной железы.
Морфогенетическое действие. Здесь гормоны влияют на процессы изменения клеток-мишеней в ходе индивидуального развития человека. Например, соматотропин, гормон передней доли гипофиза, влияет на рост, половые гормоны участвуют в формировании вторичных половых признаков.
Кинетическое действие. Это действие гормонов связано с их способностью запускать те или иные физиологические процессы. Например, окситоцин, гормон гипоталамической области, активирует сокращение гладкой мускулатуры матки, а АДГ включает механизм обратного всасывания воды в почках. Корригирующее действие. Отражает способность гормонов модулировать текущую активность клетокмишеней, органов и тканей. Например, изменение частоты сердечных сокращений под действием адреналина. Реактогенное действие. Отражает способность гормонов менять реакцию клеток, тканей и органов на различные раздражители, в том числе на действие других гормонов. Например, гастрин и холецистокинин изменяют возбудимость нервных клеток центров голода и насыщения в гипоталамической области.
Различают следующие типы механизма действия гормонов: мембранный, мембранно-внутриклеточный и внутриклеточный (цитозольный).
Мембранный механизм. Гормон связывается с клеточной мембраной и в месте связывания изменяет её проницаемость для глюкозы, аминокислот и некоторых ионов. В этом случае гормон выступает как эффектор транспортных средств мембраны. Такое действие оказывает инсулин, изменяя транспорт глюкозы. Но этот тип транспорта гормонов редко встречается в изолированном виде. Инсулин, например, обладает как мембранным, так и мембранно-внутриклеточным механизмом действия.
Мембранно-внутриклеточный механизм. По мембранно-внутриклеточному типу действуют гормоны, которые не проникают в клетку и поэтому влияют на обмен веществ через внутриклеточного химического посредника. К ним относят белково-пептидные гормоны (гормоны гипоталамуса, гипофиза, поджелудочной и паращитовидной желез, тиреокальцитонин щитовидной железы); производные аминокислот (гормоны мозгового слоя надпочечников – адреналин и норадреналин). Функции внутриклеточных химических посредников гормонов выполняют циклические нуклеотиды – циклический 3׳5,׳ – аденозинмонофосфат (цАМФ) и циклический 3׳5,׳ – гуанозинмонофосфат (цГМФ), ионы кальция и посредники липидной природы
– ИФ3 и ДАГ.
Гормоны влияют на образование циклических нуклеотидов: цАМФ – через аденилатциклазу, цГМФ – через гуанилатциклазу.
Аденилатциклаза встроена в мембрану клетки и состоит из 3-х взаимосвязанных частей: рецепторной (R), представленной набором мембранных рецепторов, находящихся снаружи мембраны, сопрягающей (N), представленной особым N–белком, расположенным в липидном слое мембраны, и каталитической (C), являющейся ферментным белком, то есть собственно аденилатциклазой, которая превращает АТФ (аденозинтрифосфат) в цАМФ.
Аденилатциклаза работает по следующей схеме. Как только гормон связывается с рецептором (R) и образуется комплекс гормон-рецептор, происходит образование комплекса N–белок–ГТФ (гуанозинтрифосфат), который активирует каталитическую (С) часть аденилатциклазы. Активация аденилатциклазы приводит к образованию цАМФ внутри клетки на внутренней поверхности мембраны из АТФ. В активном состоянии аденилатциклаза находится до тех пор, пока существует комплекс гормон – рецептор. Аналогичным образом работает и гуанилатциклаза.
В цитоплазме клетки находятся неактивные протеинкиназы. Циклические нуклеотидыцАМФ и цГМФактивируют протеинкиназы. Существуют цАМФ-зависимые и цГМФ-зависимые протеинкиназы, которые активируются своим циклическим нуклеотидом. Через цАМФ действует большинство гормонов, а через цГМФ-только окситоцин, тиреокальцитонин, инсулин и адреналин.
При помощи активированных протеинкиназ осуществляется два вида регуляции активности ферментов: активация уже имеющихся ферментов путем ковалентной модификации, то есть фосфолированием; изменение количества ферментного белка за счет изменения скорости его биосинтеза.
Влияние циклических нуклеотидов на биохимические процессы прекращается под влиянием специального фермента – фосфодиэстеразы, разрушающей цАМФ и цГМФ. Другой фермент – фосфопротеидфосфатаза – разрушает результат действия протеинкиназы, то есть отщепляет фосфорную кислоту от ферментных белков, в результате чего они становятся неактивными.
Внутри клетки ионов кальция содержится очень мало, вне клетки их больше. Они вступают из внеклеточной среды по кальциевым каналам в мембране. В клетке кальций взаимодействует с кальций-связывающим белком кальмодулином (КМ). Этот комплекс изменяет активность ферментов, что ведет к изменению физиологических функций клеток. Через ионы кальция действуют гормоны окситоцин, инсулин, простагландин F2α. Таким образом, чувствительность тканей и органов к гормонам зависит от мембранных рецепторов, а специфическое регуляторное влияние их определяется внутриклеточным посредником.
Внутриклеточный (цитозольный) механизм действия. Он характерен для стероидных гормонов
(кортикостероидов, половых гормонов – андрогенов, эстрогенов). Стероидные гормоны взаимодействуют с рецепторами, находящимися в цитоплазме. Образовавшийся гормон-рецепторный комплекс переносится в
ядро и действует непосредственно на геном, стимулируя или угнетая его активность, т.е. действует на синтез ДНК, изменяя скорость транскрипции и количество информационной (матричной) РНК (мРНК). Увеличение или уменьшение количества мРНК влияет на синтез белка в процессе трансляции, что приводит к изменению функциональной активности клетки.
51.2. Гипоталамо-гипофизарная система, её функциональные связи. Транс- и парагипофизарная регуляция эндокринных желез. Механизм саморегуляции в деятельности желез внутренней секреции.
Эндокринная система (ЭС) – система секреторных элементов в организме, выделяющих сигнальные молекулы (гормоны), участвующие в регуляции всех аспектов жизнедеятельности организма. Функции эндокринной системы – регуляция основных физиологических процессов в организме:
•клеточная пролиферация и дифференциация,
•процессы роста и созревания организма,
•поддержание массы тела и его состава,
•репродуктивная функция,
•поведение,
•метаболизм веществ и энергии (продукция энергии, ее накопление и утилизация),
•деятельность внутренних органов.
Высшим центром нейрогормонального управления, который осуществляет переключение регуляции с нервной системы на эндокринную, является гипоталамо-гипофизарная система. Она включает в себя гипоталамус – один из отделов промежуточного мозга и гипофиз – эндокринную железу, которая локализуется в головном мозге. В гипоталамо-гипофизарном структурно-функциональном объединении различают две относительно самостоятельные системы. Первая система состоит из супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса, которые связаны с гипофизом гипоталамо-гипофизарным нервным трактом. Вторая система состоит из гипофизотропной зоны гипоталамуса, которая связана с гипофизом венозной сосудистой сетью. В гипофизотропной зоне гипоталамуса синтезируются нейрогормоны, которые называют рилизинг-факторами.
Нейрогормон – это специфические биологически активные вещества, которые вырабатываются нервными клетками и оказывают регулирующее влияние на функции клеток-мишеней вдали от места своего образования.
Через воротную венозную сосудистую сеть нейрогормоны поступают в гипофиз, где оказывают регулирующее влияние на его гормонообразовательную функцию. Выделяют две группы рилизинг-
факторов: либерины и статины.
Либерины стимулируют синтез и секрецию гормонов гипофиза. К ним относятся:
1)кортиколиберин,
2)тиролиберин,
3)гонадолиберины - люлиберин (рилизинг-фактор лютеинизирующего гормона) и фолиберин (рилизингфактор фолликулостимулирующего гормона),
4)соматолиберин,
5)пролактолиберин,
6)меланолиберин.
Статины угнетают образование и выделение гормонов гипофиза. К ним относятся:
1)соматостатин,
2)меланостатин,
3)пролактостатин.
Нейрогормональная регуляция гормонообразовательной функции осуществляется автоматически по принципу обратной связи. При избытке эффекторного гормона в крови тормозится синтез и выделение либеринов, а статинов – активируется. В случае недостатка эффекторного гормона, наоборот, инкреция активаторов увеличивается, а ингибиторов – снижается.
Анатомически в гипофизе выделяют переднюю, среднюю (промежуточную) и заднюю доли. Промежуточная доля гипофиза у человека слабо выражена. Вместе с передней долей они функционально объединяются в аденогипофиз.
В передней доле гипофиза синтезируется две группы гормонов белково-пептидной природы – тропные и эффекторные.
Тропные гормоны передней доли гипофиза – тиротропный (тиротропин), адренокортикотропный (кортикотропин) и гонадотропные (гонадотропины), регулируют секреторную функцию других эндокринных желез. Тиротропный гормон (ТТГ) стимулирует деятельность щитовидной железы. Адренокортикотропный
гормон (АКТГ) стимулирует деятельность коры надпочечников. К гонадотропинам, которые обеспечивают репродуктивные процессы, относятся лютеинизирующий и фолликулостимулирующий гормоны. Лютеинизирующий гормон (ЛГ) является ключевым для выработки мужских и женских половых гормонов. У женщин он также стимулирует овуляцию – выход женских половых клеток (яйцеклеток) из яичника. Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) у мужчин стимулирует разрастание сперматогенного
эпителия и активирует сперматогенез. У женщин ФСГ стимулирует рост и развитие фолликулов яичников. Физиологические эффекты гонадотропинов связаны с их стимулирующим действием на половые железы. Поэтому при поражении аденогипофиза наблюдается атрофия половых желез.
Эффекторные гормоны передней доли гипофиза – соматотропный (соматотропин, гормон роста), пролактин и липотропины, непосредственно влияют на исполнительные органы (эффекторные органы) и клетки-мишени. Соматотропный гормон (СТГ):
1)стимулирует развитие мягких тканей организма, а также линейный рост трубчатых костей,
2)оказывает прямое анаболическое влияние на белковый обмен (стимулирует транспорт аминокислот в клетки, а также биосинтез белка из аминокислот),
3)в физиологических концентрациях повышает уровень глюкозы в крови,
4)стимулирует липолиз (расщепление жиров) и мобилизацию жира из депо. Избыточное образование и выделение СТГ у детей приводит к развитию гигантизма, который проявляется в пропорциональном увеличении размеров тела. У взрослых избыток СТГ приводит к акромегалии – неравномерному разрастанию костей скелета, а также к спланхномегалии – разрастанию внутренних органов.
Недостаточная внутренняя секреция СТГ у детей вызывает гипофизарный нанизм (карликовость), который проявляется в задержке физического, а также полового развития.
Основной физиологический эффект пролактина у мужчин – стимуляция деятельности простаты и семенников. У женщин он стимулирует образование молока грудными железами во время лактации, Основным физиологическим эффектом липотропинов является прямое жиромобилизующее и липолитическое действие.
В промежуточной доле гипофиза продуцируется эффекторный меланоцитстимулирующий гормон (МСГ, меланотропин). Основной физиологический эффект МСГ – активация пигментного обмена в клетках. У человека меланотропин вырабатывается в небольших количествах и, поэтому, не играет существенной роли в пигментном обмене. Его значение возрастает у животных, покрытых шерстью, а также у существ, способных изменять окраску покровов тела (хамелеон, осьминог, некоторые виды рыб).
Клетки задней доли гипофиза (нейрогипофиз) не синтезируют гормоны. Они выполняют функцию депо окситоцина и вазопрессина, которые продуцируются нейронами супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса.
Основные физиологические эффекты окситоцина:
1)стимулирует сокращение гладкой мускулатуры матки,
2)стимулирует сокращение миоэпителиальных клеток грудных желез, повышая выделение молока во время кормления грудного ребенка.
Поступление окситоцина в кровь увеличивается при беременности, особенно перед родами, и в период лактации.
У мужчин он участвует в регуляции полового поведения и эякуляции.
Основные физиологические эффекты вазопрессина (антидиуретический гормон, АДГ):
1)в больших концентрациях повышает артериальное давление за счет сокращения гладкой мускулатуры артериол,
2)уменьшает выделение мочи (диурез) за счет повышения реабсорбции воды в почках. Синтез АДГ в гипоталамусе и выделение его из задней доли гипофиза возрастает:
1)при гиповолемии – уменьшении объема циркулирующей крови,
2)при гиперосмии – увеличении осмотического давления плазмы крови,
3)при переживании боли, повышении психоэмоционального напряжения и стрессах.
Трансгипофизарная регуляция является основной для щитовидной, половых и коры надпочечных желез. Она представляет собой трехступенчатый каскад усиления первичного регуляторного сигнала.
1)Первая ступень включает образование в нейросекреторных клетках медиобазальной части подбугорья нанограммовых количеств олигопептидов, которые опускаются по аксонам до капилляров срединного возвышения и через венозные сосуды ножки гипофиза достигают аденогипофиза. Здесь они либо стимулируют (либерины), либо тормозят (статины) образование тропных гормонов. Их соотношение между собой определяет образование соответствующего гормона.
2)Вторая ступень начинается с образования в аденогипофизе тропных гормонов (уже в микрограммовых
количествах) – соматотропного (СТГ), или соматотропина, гонадотропных (ГТГ) и др.
3) Эти тропные гормоны, действуя на соответствующие мишени, включают третью ступень. Из них тиреотропный, гонадотропные, адренокортикотропный гормоны стимулируют в соответствующих железах внутренней секреции образование гормонов, а СТГ вызывает в разных органах образование соматомединов – полипептидных гормонов, через которые и оказывает свое действие. Этих продуктов образуется уже намного больше. Они осуществляют генерализованное и относительно длительное влияние.
Парагипофизарный путь является главным образом нервно-проводниковым. Через этот путь осуществляется секреторное, сосудистое и трофическое влияние центральной нервной системы на функцию желез внутренней секреции. Для мозгового слоя надпочечников, островков Лангерганса и паращитовидных желез это важнейший путь регуляции. В функции других желез играют важную роль оба пути регуляции. Так, например, функция щитовидной железы определяется не только выработкой тиреотропного гормона (ТТГ), но
исимпатической импульсацией. Прямое раздражение симпатических нервов увеличивает поглощение йода железой, образование тиреоидных гормонов и их освобождение. Раздражение парасимпатических нервов вызывает синтез и высвобождение инсулина. Денервация яичников вызывает их атрофию и ослабляет реакцию на гонадотропные гормоны. К этому типу регуляции относится и синтез в гипоталамусе окситоцина
ивазопрессина, которые поступают в гипофиз, там накапливаются и затем выбрасываются в кровь, оказывая свои эффекты.
52.3. Гормоны гипофиза, их участие в регуляции эндокринных органов и функций организма.
Анатомически в гипофизе выделяют переднюю, среднюю (промежуточную) и заднюю доли. Промежуточная доля гипофиза у человека слабо выражена. Вместе с передней долей они функционально объединяются в аденогипофиз.
Впередней доле гипофиза синтезируется две группы гормонов белково-пептидной природы – тропные и эффекторные.
Тропные гормоны передней доли гипофиза – тиротропный (тиротропин), адренокортикотропный (кортикотропин) и гонадотропные (гонадотропины), регулируют секреторную функцию других эндокринных желез. Тиротропный гормон (ТТГ) стимулирует деятельность щитовидной железы. Адренокортикотропный гормон (АКТГ) стимулирует деятельность коры надпочечников.
К гонадотропинам, которые обеспечивают репродуктивные процессы,
относятся лютеинизирующий и фолликулостимулирующий гормоны.
Лютеинизирующий гормон (ЛГ) является ключевым для выработки мужских и женских половых гормонов. У женщин он также стимулирует овуляцию – выход женских половых клеток (яйцеклеток) из яичника. Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) у мужчин стимулирует разрастание сперматогенного
эпителия и активирует сперматогенез. У женщин ФСГ стимулирует рост и развитие фолликулов яичников. Физиологические эффекты гонадотропинов связаны с их стимулирующим действием на половые железы. Поэтому при поражении аденогипофиза наблюдается атрофия половых желез.
Эффекторные гормоны передней доли гипофиза – соматотропный (соматотропин, гормон роста), пролактин и липотропины, непосредственно влияют на исполнительные органы (эффекторные органы) и клетки-мишени. Соматотропный гормон (СТГ):
1) стимулирует развитие мягких тканей организма, а также линейный рост трубчатых костей, 2) оказывает прямое анаболическое влияние на белковый обмен (стимулирует транспорт аминокислот в клетки, а также биосинтез белка из аминокислот), 3) в физиологических концентрациях повышает уровень глюкозы в крови,
4) стимулирует липолиз (расщепление жиров) и мобилизацию жира из депо. Избыточное образование и выделение СТГ у детей приводит к развитию гигантизма, который проявляется в пропорциональном увеличении размеров тела. У взрослых избыток СТГ приводит к акромегалии - неравномерному разрастанию костей скелета, а также к спланхномегалии - разрастанию внутренних органов.
Недостаточная внутренняя секреция СТГ у детей вызывает гипофизарный нанизм (карликовость), который проявляется в задержке физического, а также полового развития.
Основной физиологический эффект пролактина у мужчин - стимуляция деятельности простаты и семенников. У женщин он стимулирует образование молока грудными железами во время лактации, Основным физиологическим эффектом липотропинов является прямое жиромобилизующее и липолитическое действие.
Впромежуточной доле гипофиза продуцируется эффекторный меланоцитстимулирующий гормон (МСГ, меланотропин). Основной физиологический эффект МСГ - активация пигментного обмена в клетках. У человека меланотропин вырабатывается в небольших количествах и, поэтому, не играет существенной роли в
пигментном обмене. Его значение возрастает у животных, покрытых шерстью, а также у существ, способных изменять окраску покровов тела (хамелеон, осьминог, некоторые виды рыб).
Клетки задней доли гипофиза (нейрогипофиз) не синтезируют гормоны. Они выполняют функцию депо окситоцина и вазопрессина, которые продуцируются нейронами супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса.
Основные физиологические эффекты окситоцина:
1)стимулирует сокращение гладкой мускулатуры матки,
2)стимулирует сокращение миоэпителиальных клеток грудных желез, повышая выделение молока во время кормления грудного ребенка.
Поступление окситоцина в кровь увеличивается при беременности, особенно перед родами, и в период лактации.
Основные физиологические эффекты вазопрессина (антидиуретический гормон, АДГ):
1)в больших концентрациях повышает артериальное давление за счет сокращения гладкой мускулатуры артериол,
2)уменьшает выделение мочи (диурез) за счет повышения реабсорбции воды в почках. Синтез АДГ в гипоталамусе и выделение его из задней доли гипофиза возрастает:
1)при гиповолемии - уменьшении объема циркулирующей крови,
2)при гиперосмии – увеличении осмотического давления плазмы крови,
3)при переживании боли, повышении психоэмоционального напряжения и стрессах.
53.4. Физиология щитовидной и околощитовидной желез. Нейро-гуморальные механизмы регуляции их функций.
Щитовидная железа состоит из железистых фолликулов и парафолликулярной ткани. Фолликулы наполнены полужидким коллоидом, обладающим высокой гормональной активностью. Стенки фолликулов состоят из железистого эпителия. Железа богато снабжена кровеносными и лимфатическими сосудами. Недостаточность функции щитовидной железы (гипотиреоз), появившаяся у человека в детском возрасте, приводит к развитию кретинизма, характеризующегося задержкой роста, нарушением пропорций тела, задержкой полового и интеллектуального развития. Для внешнего облика кретина характерны открытый рот и постоянно высунутый язык, так как язык при этом резко увеличен и не помещается в полости рта, что затрудняет глотание и дыхание. При недостаточности функции щитовидной железы у взрослого развивается микседема. Основной обмен снижается на 30-40%. Масса тела повышается вследствие
увеличения количества тканевой жидкости. В местностях, где почва (а вместе с тем питьевая вода и пища, как растительная, так и животная) бедна йодом, наблюдаются многочисленные случаи недостаточности функции щитовидной железы со значительным разрастанием ее ткани, образующим так называемый зоб – при этом щитовидная железа гипертрофирована, количество фолликулов в ней увеличено, однако продукция гормона снижена. Это наблюдается преимущественно в горных районах. Во многих из них зоб является эндемическим заболеванием (эндемии – заболевания, постоянно наблюдающиеся в той или иной местности).
Базедова болезнь – результат гипертиреоза. т.е. избыточной продукции гормонов щитовидной железы и увеличения их содержания в крови до концентраций, вызывающих токсические явления. При этом наблюдается увеличение щитовидной железы (зоб), увеличение частоты сердечных сокращений, чрезвычайная раздражительность, повышение основного обмена и температуры тела, увеличенное потребление пиши и вместе с тем похудание. Сухожильные рефлексы усилены, иногда наблюдается мышечное дрожание. Поэтому данное заболевание называется также тиреотоксикозом.
Гормоны щитовидной железы.
Вткани щитовидной железы содержится йод, который входит в состав гормонов, образуемых фолликулами этой железы. Характерной особенностью клеток этой железы является их способность поглощать йод, так что его концентрация внутри клеток в 300 раз выше, чем в плазме крови.
Вжелезе синтезируются йодированные соединения: монойодтирозин и дийодтирозин, который затем димеризуется с образованием тироксина. Они образуют в клетках фолликулов железы комплексное соединение с белком – тиреоглобулин, который может сохраняться в фолликулах в течение нескольких месяцев. При его гидролизе протеазой, вырабатываемой клетками железы, освобождаются активные гормоны
– трийодтиронин (Т3) и тетрайодтиронин (тироксин, Т4). Трийодтиронин и тироксин переходят в кровь, где связываются с белками плазмы крови тироксинсвязывающим глобулином (ТСГ), тироксинсвязывающим преальбумином (ТСПА) и альбумином, являющимися переносчиками гормонов. В тканях эти комплексы расщепляются, освобождая тироксин и трийодтиронин. Содержание в плазме крови тироксина, не связанного с белками, составляет всего около 1% всего количества этого гормона в крови. Однако именно не
связанный с белками тироксин оказывает свое физиологическое действие. Связанный же с белками тироксин является резервом, из которого по мере уменьшения содержания в крови свободного тироксина освобождаются новые его активные порции.
Трийодтиронин физиологически более активен, чем тироксин, количество его в плазме крови в 20 раз меньше. Характерное действие гормонов щитовидной железы – усиление энергетического обмена. В наибольшей мере активизируются окислительные процессы в митохондриях, что ведет к усилению энергетического обмена клетки. Значительно увеличивается основной обмен – растет потребление кислорода и выделение углекислоты.
Гормоны щитовидной железы ускоряют развитие организма. Йодсодержащие гормоны щитовидной железы оказывают стимулирующее влияние на ЦНС. Йодсодержащие гормоны щитовидной железы накапливаются в структурах ретикулярной формации ствола мозга в больших количествах, чем в других отделах ЦНС, и, повышая ее тонус, оказывают, таким образом, активирующее влияние на кору больших полушарий мозга. Тирокальцитонин. Кроме йодсодержащих гормонов, в щитовидной железе образуется тирокальцитонин, снижающий содержание кальция в крови. Под влиянием тирокальцитонина угнетается функция остеокластов, разрушающих костную ткань, и активируется функция остеобластов, способствующих образованию костной ткани и поглощению ионов Са2+ из крови. Тирокальцитонин – гормон, сберегающий кальций в организме. Местом образования тирокальцитонина являются парафолликулярные клетки, расположенные вне железистых фолликулов щитовидной железы.
Учеловека имеются четыре околощитовидные железы, две из которых расположены на задней поверхности щитовидной железы и две – у нижнего полюса, а иногда в ее ткани. Общая масса всех четырех паращитовидных желез у человека составляет всего лишь 100 мг. Удаление паращитовидных желез приводит к смерти, причиной которой являются судороги дыхательных мышц. Судорожные припадки после удаления околощитовидных желез обусловлены нарушением состояния ЦНС.
При недостаточности внутрисекреторной функции околощитовидных желез у человека (гипопаратиреоз), вследствие падения уровня кальция в крови резко повышается возбудимость ЦНС и возникают приступы судорог. При скрытой тетании, возникающей при легкой недостаточности околощитовидных желез, судороги мышц лица и рук появляются только при надавливании на нерв, иннервирующий эти мышцы.
Удетей с врожденной недостаточностью паращитовидных желез содержание кальция в крови снижено, нарушен рост костей, зубов и волос, наблюдаются длительные сокращения мышечных групп (предплечья, грудной клетки, глотки и др.).
Избыточная функция (гиперпаратиреоз) околощитовидных желез наблюдается довольно редко, например, при опухоли околощитовидной железы. При этом содержание кальция в крови увеличено, а количество неорганического фосфата уменьшено. Развивается остеопороз, т.е. разрушение костной ткани, мышечная слабость, вынуждающая больного постоянно лежать, боли в спине, ногах, руках. Своевременное удаление опухоли восстанавливает нормальное состояние.
Околощитовидные железы продуцируют паратгормон. При недостатке паратгормона понижается, а при избытке повышается содержание кальция в крови. Одновременно в первом случае увеличивается содержание в крови фосфатов и уменьшается их выделение с мочой, а во втором случае понижается количество фосфатов в крови и повышается их выделение с мочой. Паратгормон активирует функцию остеокластов, разрушающих костную ткань. В организме паратгормон вызывает разрушение костной ткани с выходом из нее ионов кальция (вследствие чего и повышается их концентрация в крови). Паратгормон усиливает всасывание кальция в кишечнике и процессы его реабсорбции в канальцах почки. Все это ведет к значительному нарастанию уровня кальция в крови (вместо нормальных 9-11мг% до 18мг% и выше). Одновременно снижается концентрация неорганических фосфатов в крови и увеличивается их выделение с мочой.
54.5. Эндокринная функция поджелудочной железы и её роль в регуляции обмена углеводов. Регуляция эндокринной функции поджелудочной железы.
Поджелудочная железа – железа со смешанной функцией. Морфологической единицей железы служат островки Лангерганса, преимущественно они расположены в хвосте железы. Бета-клетки островков вырабатывают инсулин, альфа-клетки – глюкагон, дельта-клетки – соматостатин. В ткани поджелудочной железы обнаружены гормоны ваготонин и центропнеин.
Инсулин регулирует углеводный обмен, снижает концентрацию сахара в крови, способствует превращению глюкозы в гликоген в печени и мышцах. Он повышает проницаемость клеточных мембран для глюкозы: попадая внутрь клетки, глюкоза усваивается. Инсулин задерживает распад белков и превращение их в глюкозу, стимулирует синтез белка из аминокислот и их активный транспорт в клетку, регулирует жировой обмен путем образования высших жирных кислот из продуктов углеводного обмена, тормозит мобилизацию
жира из жировой ткани. В бета-клетках инсулин образуется из своего предшественника проинсулина. Он переносится в клеточные аппарат Гольджи, где происходят начальные стадии превращения проинсулина в инсулин. В основе регуляции инсулина лежит нормальное содержание глюкозы в крови: гипергликемия приводит к увеличению поступления инсулина в кровь, и наоборот.
Паравентрикулярные ядра гипоталамуса повышают активность при гипергликемии, возбуждение идет в продолговатый мозг, оттуда в ганглии поджелудочной железы и к бета-клеткам, что усиливает образование инсулина и его секрецию. При гипогликемии ядра гипоталамуса снижают свою активность, и секреция инсулина уменьшается.
Гипергликемия непосредственно приводит в возбуждение рецепторный аппарат островков Лангерганса, что увеличивает секрецию инсулина. Глюкоза также непосредственно действует на бета-клетки, что ведет к высвобождению инсулина.
Глюкагон повышает количество глюкозы, что также ведет к усилению продукции инсулина. Аналогично действует гормоны надпочечников.
ВНС регулирует выработку инсулина посредством блуждающего и симпатического нервов. Блуждающий нерв стимулирует выделение инсулина, а симпатический тормозит.
Количество инсулина в крови определяется активностью фермента инсулиназы, который разрушает гормон. Наибольшее количество фермента находится в печени и мышцах. При однократном протекании крови через печень разрушается до 50 % находящегося в крови инсулина. Важную роль в регуляции секреции инсулина выполняет гормон соматостатин, который образуется в ядрах гипоталамуса и дельта-клетках поджелудочной железы. Соматостатин тормозит секрецию инсулина.
Глюкагон принимает участие в регуляции углеводного обмена, по действию на обмен углеводов он является антагонистом инсулина. Глюкагон расщепляет гликоген в печени до глюкозы, концентрация глюкозы в крови повышается. Глюкагон стимулирует расщепление жиров в жировой ткани. Механизм действия глюкагона обусловлен его взаимодействием с особыми специфическими рецепторами, которые находятся на клеточной мембране. При связи глюкагона с ними увеличивается активность фермента аденилатциклазы и концентрации цАМФ, цАМФ способствует процессу гликогенолиза.
На образование глюкагона в альфа-клетках оказывает влияние уровень глюкозы в крови. При повышении глюкозы в крови происходит торможение секреции глюкагона, при понижении – увеличение. На образование глюкагона оказывает влияние и передняя доля гипофиза. Гормон роста соматотропин повышает активность альфа-клеток. В противоположность этому гормон дельта-клетки – соматостатин тормозит образование и секрецию глюкагона, так как он блокирует вхождение в альфа-клетки ионов Ca, которые необходимы для образования и секреции глюкагона.
Липокаин способствует утилизации жиров за счет стимуляции образования липидов и окисления жирных кислот в печени, он предотвращает жировое перерождение печени.
Ваготонин повышает тонус блуждающих нервов, усиливает их активность.
Центропнеин участвует в возбуждении дыхательного центра, содействует расслаблению гладкой мускулатуры бронхов, повышает способность гемоглобина связывать кислород, улучшает транспорт кислорода.
55.6. Физиология надпочечников. Роль гормонов коры и мозгового вещества в регуляции функций организма. Нейрогуморальные механизмы регуляции функций надпочечников.
Надпочечники – парные железы, расположенные над верхними полюсами почек. Они имеют важное жизненное значение. Различают два типа гормонов: гормоны коркового слоя и гормоны мозгового слоя.
Гормоны коркового слоя длятся на три группы:
-глюкокортикоиды (гидрокортизон, кортизон, кортикостерон); -минералокортикоиды (альдостерон, дезоксикортикостерон); -половые гормоны (андрогены, эстрогены, прогестерон).
Глюкокортикоиды синтезируются в пучковой зоне коры надпочечников. По химическому строению гормоны являются стероидами, образуются из холестерина, для синтеза необходима аскорбиновая кислота.
Физиологическое значение глюкокортикоидов:
Глюкокортикоиды влияют на обмен углеводов, белков и жиров, усиливают процесс образования глюкозы из белков, повышают отложение гликогена в печени, по своему действию являются антагонистами инсулина. Глюкокортикоиды оказывают катаболическое влияние на белковый обмен, вызывают распад тканевого белка и задерживают включение аминокислот в белки. Гормоны обладают противовоспалительным действием, что обусловлено снижением проницаемости стенок сосуда при низкой активности фермента гиалуронидазы. Глюкокортикоиды оказывают влияние на выработку защитных антител: гидрокортизон подавляет синтез
антител, тормозит реакцию взаимодействия антитела с антигеном. Глюкокортикоиды оказывают выраженное влияние на кроветворные органы: -увеличивают количество эритроцитов за счет стимуляции красного костного мозга;
-приводят к обратному развитию вилочковой железы и лимфоидной ткани, что сопровождается уменьшением количества лимфоцитов.
Выделение из организма осуществляется двумя путями:
75–90 % поступивших гормонов в кровь удаляется с мочой; 10–25 % удаляется с калом и желчью.
Регуляция образования глюкокортикоидов.
Важную роль в образовании глюкокортикоидов играет кортикотропин передней доли гипофиза. Это влияние осуществляется по принципу прямых и обратных связей: кортикотропин повышает продукцию глюкокортикоидов, а избыточное их содержание в крови приводит к торможению кортикотропина в гипофизе. В ядрах переднего отдела гипоталамуса синтезируется нейросекрет кортиколиберин, который стимулирует образование кортикотропина в передней доле гипофиза, а он, в свою очередь, стимулирует образование глюкокортикоида. Функциональное отношение «гипоталамус – передняя доля гипофиза – кора надпочечников» находится в единой гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системе, которая играет ведущую роль в адаптационных реакциях организма.
Минералокортикоиды образуются в клубочковой зоне коры надпочечников и принимают участие в регуляции минерального обмена. К ним относятся альдостерон и дезоксикортикостерон. Они усиливают обратное всасывание ионов Na в почечных канальцах и уменьшают обратное всасывание ионов K, что приводит к повышению ионов Na в крови и тканевой жидкости и увеличению в них осмотического давления. Это вызывает задержку воды в организме и повышение артериального давления.
Минералокортикоиды способствуют проявлению воспалительных реакций за счет повышения проницаемости капилляров и серозных оболочек. Они принимают участие в регуляции тонуса кровеносных сосудов. Альдостерон обладает способностью увеличивать тонус гладких мышц сосудистой стенки, что приводит к повышению величины кровяного давления. При недостатке альдостерона развивается гипотония.
Регуляция образования минералокортикоидов
Регуляция секрета и образования альдостерона осуществляется системой «ренин—ангиотензин». Ренин образуется в специальных клетках юкстагломерулярного аппарата афферентных артериол почки и выделяется в кровь и лимфу. Он катализирует превращение ангиотензиногена в ангиотензин I, который переходит под действием специального фермента в ангиотензин II. Ангиотензин II стимулирует образование альдостерона. Синтез минералокортикоидов контролируется концентрацией ионов Na и K в крови. Повышение ионов Na приводит к торможению секреции альдостерона, что приводит к выделению Na с мочой. Снижение образования минералокортикоидов происходит при недостаточном содержании ионов K. На синтез минералокортикоидов влияет количество тканевой жидкости и плазмы крови. Увеличение их объема приводит к торможению секреции альдостеронов, что обусловлено усиленным выделением ионов Na и связанной с ним воды. Гормон эпифиза гломерулотропин усиливает синтез альдостерона.
Половые гормоны (андрогены, эстрогены, прогестерон) образуются в сетчатой зоне коры надпочечников. Они имеют большое значение в развитии половых органов в детском возрасте, когда внутрисекреторная функция половых желез незначительна. Оказывают анаболическое действие на белковый обмен: повышают синтез белка за счет увеличенного включения в его молекулу аминокислот.
При гипофункции коры надпочечников возникает заболевание – бронзовая болезнь, или аддисонова болезнь. Признаками этого заболевания являются: бронзовая окраска кожи, особенно на руках шее, лице, повышенная утомляемость, потеря аппетита, появление тошноты и рвоты. Больной становится чувствителен к боли и холоду, более восприимчив к инфекции.
При гиперфункции коры надпочечников (причиной которой чаще всего является опухоль) происходит увеличение образования гормонов, отмечается преобладание синтеза половых гормонов над другими, поэтому у больных начинают резко изменяться вторичные половые признаки. У женщин наблюдается проявление вторичных мужских половых признаков, у мужчин – женских.
Гормоны мозгового слоя надпочечников
Мозговой слой надпочечников вырабатывает гормоны, относящиеся к катехоламинам. Основной гормон – адреналин, вторым по значимости является предшественник адреналина – норадреналин. Хромаффиновые клетки мозгового слоя надпочечников находятся и в других частях организма (на аорте, у места разделения сонных артерий и т. д.), они образуют адреналовую систему организма.
Адреналин выполняет функцию гормона, он поступает в кровь постоянно, при различных состояниях организма (кровопотере, стрессе, мышечной деятельности) происходит увеличение его образования и