indocrinai_sistema

МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра гистологии, цитологии и эмбриологии

ГИСТОФИЗИОЛОГИЯ ЖЕЛЕЗ

Учебно-методическое пособие

4

ЖЕЛЕЗЫ ЧЕЛОВЕКА делят на две основные группы: внешней (экзокринные) и внутренней (эндокринные) секреции.

Экзокринные железы всегда имеют выводные протоки, по которым секрет выделяется на поверхность слизистых оболочек или кожи. К ним относят: печень, молочные, слюнные, сальные, потовые и другие железы.

Эндокринные железы не имеют выводных протоков и выводят свой секрет – гормоны в кровь, лимфу и спинномозговую жидкость. Железы внутренней секреции – это гипофиз, щитовидная, паращитовидные железы, надпочечники, эпифиз, вилочковая железа.

Кроме названных двух групп желез существуют железы смешанной секреции – половые и поджелудочная.

Строение эндокринных желез весьма разнообразно:

элементы ДЭС (диффузной эндокринной системы) – одноклеточные образования;

панкреатические островки – компактные клеточные скопления различной формы;

гипофиз, эпифиз, щитовидная, околощитовидные железы и надпочечники имеют органное строение.

Удивительно, но есть эндокринные железы, периодически появляю-

щиеся и исчезающие (желтое тело и фолликул яичников).

Эндокринные железы органного типа покрыты соединительнотканной капсулой, от которой вглубь отходят прослойки из рыхлой соединительной ткани, в которой проходят сосуды и нервы. Клетки эндокринных желез плотно прилежат к капиллярам с повышенной проницаемостью (фенестрированного или синусоидного типа), что обеспечивает поступление секретируемых гормонов в кровоток.

Клетки эндокринных желез чаще находятся в состоянии высокой функциональной активности. Их синтетический аппарат значительно развит: эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, митохондрии. Гормоны, как правило, запасаются внутриклеточно. Единственное исключение – внеклеточное накопление гормонов в фолликулах щитовидной железы.

Эндокринные железы формируют целостную систему, основными структурно-функциональными закономерностями которой является принцип иерархической организации и прямых – обратных связей.

ГОРМОНЫ – скорее понятие биологическое, чем химическое. И все же это группа химических соединений:

производные аминокислот (тиреоидные гормоны, адреналин, норадрена-

5

лин, мелатонин);

производные жирных кислот (простагландины);

полипептиды (гормоны гипоталамуса, гипофиза, эндокринных клеток, же- лудочно-кишечного тракта, околощитовидных желез, С-клеток щитовидной железы);

стероиды (половые гормоны и кортикостероиды).

Вкрови гормоны циркулируют в очень низких концентрациях. При взаимодействии гормона с рецепторами клеток-мишеней происходит активация фермента аденилатциклазы, что сопровождается образованием цАМФ из АТФ; цАМФ активизирует клеточные ферменты, и это приводит клеткумишень в состояние функционального возбуждения.

Таким образом, ц-АМФ является универсальным посредником при действии многих гормонов. Открытие этого механизма действия гормонов имело столь большое значение, что было отмечено присуждением Х. Сатерленду в 1971 году Нобелевской премии по физиологии и медицине.

Эндокринная регуляция – важнейший вид регуляторных воздействий. Они могут быть быстрыми и обратимыми (усиление секреции инсулина при повышении уровня глюкозы в крови), а также медленными и необратимыми (развитие вторичных половых признаков под влиянием половых гормонов при половом созревании).

Некоторые гормоны активны на генном уровне, т.е. имеют рецепторы внутри клетки (кортикостероиды и половые гормоны). Комплекс гормонмишень связывается с особым видом РНК, транспортируется в ядро, и влияет на специфический сенсорный участок хромосом, в результате чего через ряд промежуточных стадий активизируется локус хромосом, ответственный за транскрипцию матричной РНК (м-РНК) и синтез в цитоплазме определенного вида белка (Рис. 1).

Принцип избирательности и специфичности действия гормонов в некоторой степени относителен. Например, рецепторы к гормонам щитовидной железы, регулирующим энергетический гомеостаз, скорость анаболизма - катаболизма, дифференцировку и пролиферацию, имеют практически все клетки организма.

Вопросы регуляции секреторной активности эндокринных желез весьма сложны. Эндокринная система тесно связана с нервной и иммунной системами. Эндокринные и нервные клетки объединяет способность синтезировать и выделять гуморальные регуляторные вещества. Имеются такие области головного мозга, клетки которых совмещают нервные и эндокринные функции. Важнейшим центром регуляции нервно-эндокринных функций является гипоталамус, клетки ядер которого обладают способностью синтезировать как

6

нейроамины, так и олигопептидные гормоны. Отдельные элементы эндокринной системы по локализации, взаимодействию и взаимозависимости друг от друга принято делить на центральные и периферические эндокринные органы; чаще всего они связаны принципом обратной регуляторной связи. При этом факты перекрестного, или конкурентного связывания гормонов различными мишенями существенно усложняют картину взаимодействия отдельных звеньев эндокринной системы.

Клетки с выраженной эндокринной функцией располагаются в составе центральной нервной системы (гипоталамус, гипофиз, эпифиз), образуют самостоятельные органы (щитовидная железа, паращитовидные железы, надпочечники), или части органов (поджелудочная железа, гонады, плацента), или находиться в виде одиночных гормонпродуцирующих клеток (нервного и другого происхождения), совокупность которых образует ДЭС - диффузную эндокринную или АПУД-систему.

Структурные компоненты эндокринной системы

1.ЦЕНТРАЛЬНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ (нейросекреторные ядра гипоталамуса, гипофиз, эпифиз)

2.ПЕРИФЕРИЧЕСКИЕ ЭНДОКРИННЫЕ ЖЕЛЕЗЫ (щитовидная железа, паращитовидные железы, надпочечники - мозговое и корковое вещество)

3.ОРГАНЫ, ОБЪЕДИНЯЮЩИЕ ЭНДОКРИННЫЕ И НЕЭНДОКРИННЫЕ ФУНКЦИИ (поджелудочная железа, гонады – семенники, яичники, плацента), представленные в соответствующих разделах учебной литературы

4.ОДИНОЧНЫЕ ГОРМОНПРОДУЦИРУЮЩИЕ КЛЕТКИ (ДЭС) (нервного и другого происхождения).

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ОТДЕЛ ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ

ГИПОТАЛАМУС - является мозговым центром симпатической и парасимпатической систем, функции гипоталамуса объединяют нервную и эндокринную системы, т.к. его клетки являются нейросекреторными. Локализуется гипоталамус в основании третьего желудочка мозга. Секреторные нейроны образуют в веществе гипоталамуса более 30 пар ядер, которые группируются в

7

переднем, среднем и заднем отделах (Рис. 2 и 2а).

Передний отдел гипоталамуса содержит парные супраоптические и паравентрикулярные ядра. Супраоптические ядра построены из крупных холинэргических нейронов (медиатор - ацетилхолин), вырабатывающих гормон белковой природы - вазопрессин, или АДГ (антидиуретический гормон). Аксоны клеток супраоптических ядер уходят по гипофизарной ножке в заднюю долю гипофиза, в нейрогипофиз.

Паравентрикулярные ядра имеют центральную крупноклеточную часть, холинэргические нейроны которой синтезируют гормон окситоцин. Аксоны этой части паравентрикулярных ядер также уходят в составе гипофизарной ножки в нейрогипофиз. Помимо центральной части, состоящей из крупных нейронов, имеется периферическая мелкоклеточная адренергическая часть (медиатор - норадреналин), это совокупность нейронов, аксоны которых направляются в медиальную эминенцию, т.е. срединное возвышение, находящееся в основании гипоталамуса.

В средней (медиобазальной) части гипоталамуса расположена адренергическая группа ядер. Гормоны этих клеток являются регуляторными по отношению к гормонообразовательной деятельности гипофиза, и называются релизинг-факторами. По своей природе релизинг-факторы являются низкомолекулярными пептидами и разделяются на две группы: либерины, которые стимулируют синтез гормонов переднего отдела гипофиза, и статины, которые имеют способность подавлять эту активность. Для каждого из синтезируемого в переднем отделе гипофиза гормонов имеется своя группа регуляторов - либеринов и статинов.

Важнейшими из ядер медиобазального и туберального отделов гипоталамуса являются: аркуатное или инфундибулярное (т.е. воронковое, дугообразно обхватывающее ножку гипофиза), вентромедиальное и дорзомедиальное. Либерины и статины вырабатываются в основном в аркуатном и вентромедиальном ядрах, а также в мелкоклеточной части паравентрикулярных ядер.

Портальная (возвратная) система кровоснабжения гипофиза (Рис. 5) предназначена для локального обмена веществ и обеспечивает транспорт гормонов гипоталамуса в передний отдел гипофиза и регуляцию активности секреции гормонов клетками передней доли. Передние гипофизарные артерии, отходящие от Виллизиева круга, вступают в медиальное возвышение

8

гипоталамуса, где разветвляются на сеть синусоидных капилляров (первичная капиллярная сеть портальной системы). Гипоталамус связан с гипофизом через капиллярную сеть медиального возвышения (медиальной эминенции). Аксоны аркуатного и вентромедиального ядер образуют нейровазальные синапсы на стенках капилляров медиальной эминенции, в результате чего в эту капиллярную сеть поступают либерины и статины, и по портальной вене (в которую собираются капилляры первичной сети медиального возвышения) в ножке гипофиза оказываются в переднем отделе гипофиза. В переднем отделе происходит вторичное разветвление на синусоидные капилляры, где либерины и статины действуют на секреторные клетки этого отдела гипофиза, стимулируя или подавляя их секреторную активность. В капиллярах вторичной капиллярной сети происходит выход гипофизотропных гормонов гипоталамуса и избирательное связывание их с эндокриноцитами аденогипофиза. Синусоиды вторичной капиллярной сети собираются в выносящие вены, по которым кровь, обогащенная гипофизарными гормонами, поступает в общую циркуляцию.Такой способ регуляции называется трансгипофизарным. Существует еще парагипофизарный способ регуляции, который выражается в том, что гормоны гипоталамуса непоссредственно действуют на периферические эндокринные железы. Гиперфункция щитовидной железы, например, иногда бывает вызвана избыточной секрецией патологического тиролиберина, воздействующего не через гипофиз, а непосредственно влияющего на клетки щитовидной железы. Кроме того, нейроны гипоталамуса отдают эфферентные импульсы по волокнам симпатической и парасимпатической систем, и таким образом осуществляется нейрогуморальная регуляция других эндокринных органов.

В свою очередь, и гипоталамо-гипофизарная система действует не автономно, а испытывает на себе влияние высших отделов головного мозга, особенно лимбической системы (сенсорная зона, область эмоциональных реакций), гиппокампа и эпифиза.

Морфологические методы (окраска нейросекрета в клетках гипоталамических ядер по методу Гомори-Габба-Поленова) позволяют дать качественную и количественную характеристику активности процесса нейросекреции.

ГИПОФИЗ - эндокринная железа, структурно и функционально тесно связанная с гипоталамусом. Анатомические размеры в саггитальной плоскости - 1 см, в горизонтальной - около 1,5 см, расположен гипофиз сразу под основанием головного мозга (в области дна третьего желудочка), с которым он соединен посредством ножки гипофиза. Эта эндокринная железа состоит из

9

трех долей: передней, средней и задней. Гипофиз лежит в углублении костного выступа на верхней поверхности клиновидной кости - ямке турецкого седла. Гипофиз целиком погружен в это углубление и поэтому огражден костными стенками спереди, снизу и сзади. Вырост твердой мозговой оболочки как бы прикрывает гипофиз еще и сверху. Надежность защиты гипофиза соответствует его значению для организма (Рис. 3).

Развитие гипофиза - начинается на 4-5 неделе эмбриогенеза. Эктодермальный эпителий дна первичной ротовой ямки зародыша выпячивается в направлении основания формирующегося головного мозга. Образуется гипофизарный карман Ратке, эпителиальные клетки которого в дальнейшем дают начало передней и средней долям, или аденогипофизу. Одновременно навстречу эпителиальному карману формируется вырост из дна третьего желудочка мозга, который в дальнейшем образует заднюю долю, или нейрогипофиз (Рис. 4). Дифференцировка клеток эпителиального кармана начинается только после того, как наступит контакт и индуктивное взаимодействие двух зачатков - эпителиального и нейрального. Передняя стенка гипофизарного кармана разрастается, клетки этой зоны претерпевают биохимическую дифференцировку, образуя паренхиму передней доли. Задняя часть гипофизарного кармана, примыкающая к нейральному отделу, остается узкой - это промежуточная, или средняя, доля. Своей туберальной частью, или ножкой, гипофиз остается соединенным с основанием головного мозга. Таким образом, передняя и средняя доли гипофиза развиваются из эпителиальной ткани, а задняя доля - из нейроглии, и при этом обе доли остаются в тесном соприкосновении в течение всей жизни.

Передняя доля состоит из широких ветвящихся клеточных тяжей - трабекул. Пространство между ними занимает рыхлая соединительная ткань с расположенными в ней синусоидными капиллярами; между краями эпителиальных клеток и базальной мембраной капилляров имеется перикапиллярное пространство, заполненное тканевой жидкостью. В этой области осу-

ществляется обмен гипофизотропных гормонов гипоталамуса на собственные гормоны аденогипофиза, поступающих затем в выносящую сосудистую систему. Аденоциты - клетки аденогипофиза - разделяются на три основные группы. По периферии трабекул располагаются клетки, имеющие в своей цитоплазме отчетливые оксифильные секреторные гранулы. Таких клеток 3035% от общего количества. Это хроматофильные оксифильные аденоциты. Другая разновидность хроматофильных аденоцитов имеет базофильные секреторные гранулы в своей цитоплазме - базофильные аденоциты, их 4-10%.

10

И, наконец, третья разновидность аденоцитов, располагающихся обычно в середине трабекулы, относится к группе хромофобов, т.к. их цитоплазма окрашивается слабо и границы неотчетливы. Базофильные и оксифильные аденоциты - это активно секретирующие железистые клетки, а хромофобные аденоциты - это камбиальные клетки аденогипофиза, еще не вступившие в дифференцировку, либо уже стареющие, отсекретировавшие, т.е. клетки, находящиеся на различных стадиях развития.

Ацидофильные аденоциты - содержат крупные белковые гранулы, хорошо воспринимающие кислые красители. Форма клеток этой субпопуляции округлая или овальная. Ядро располагается в центре клетки. Имеется хорошо развитый аппарат белкового синтеза: свободные и прикрепленные рибосомы, полисомы, гранулярная эндоплазматическая сеть. По размерам секреторных гранул и по химическому составу секрета различают: соматотропоциты (размер гранул 350-400 нм), вырабатывающие гормон роста - соматотропин, или СТГ (Рис. 6). Действие СТГ разнообразно и заключается в усилении пролиферативного процесса. Мишенью его действия считается область метэпифизарных пластинок трубчатых костей. Клетки другой разновидности оксифильных аденоцитов (размер гранул 500-600 нм) называются маммотропоцитами, они синтезируют лактотропный гормон, или пролактин. Под его действием активизируется синтез молока в лактирующей молочной железе, регулируется овуляция, продлевается жизнь желтого тела в яичнике. Известны психогенные эффекты пролактина.

Среди базофильных аденоцитов различают две разновидности. Одна из них - гонадотропоциты - имеет эксцентрично расположенное ядро и модифицированный комплекс Гольджи, называемый макулой, находящийся в центре клетки. Цитоплазма содержит секреторные гранулы 200-300 нм в диаметре. Гонадотропоциты вырабатывают два гормона: фолликулостимулирующий, или ФСГ, влияющий на рост фолликулов в яичнике и выработку эстрогенов фолликулярным эпителием, и лютропин, или лютеинизирующий гормон (ЛГ), обусловливающий овуляцию и секрецию прогестерона желтого тела яичника. Недостаточность секреции половых гормонов приводит, по механизму отрицательной обратной связи, к гипертрофии базофильных аденоцитов, в этом случае в центре располагается крупная вакуоль с запасом гонадотропных гормонов, ядро оттесняется на периферию, а сама клетка приобретает вид кольца («клетки кастрации»).

Вторая разновидность аденоцитов отличается угловатой формой и мелкими секреторными гранулами (80-150 нм). Эти клетки синтезируют тиреотропный гормон, или ТТГ, стимулирующий выработку тироксина и трийодтиронина в щитовидной железе. При гипофункции щитовидной железы в

11

этих клетках образуются секреторные гранулы крупного размера, цитоплазма приобретает ячеистый вакуолизированный вид («клетки тироидэктомии»).

К отдельной группе хроматофилов, цитоплазма которых окрашивается полихроматофильно, относятся кортикотропные эндокриноциты аденогипофиза, вырабатывающие адренокортикотропный гормон - АКТГ, активизирующий выработку стероидных гормонов в коре надпочечников. Отличительная морфологическая особенность данной клеточной формы - дольчатое ядро. Секреторные гранулы этих клеток имеют строение пузырьков, одетых мембраной, с электронно-плотной сердцевиной из белкового материала.

Средняя (промежуточная) доля аденогипофиза представлена узкой полоской эпителиальных клеток. Некоторые клетки объединяются в группы, ограничиваются снаружи базальной мембраной и вырабатывают в межклеточное пространство белково-слизистый секрет, который может накапливаться, образуя фолликулоподобные кисты средней доли. Эти образования являются отличительной особенностью средней доли гипофиза. В средней доле определяют гормон - меланотропин, усиливающий выработку меланина. До сих пор является дискуссионным вопрос, вырабатывается ли этот гормон клетками средней доли аденогипофиза или поступает сюда из других отделов мозга.

Туберальная часть аденогипофиза - отдел, прилежащий к ножке гипофиза и соприкасающийся с нижней поверхностью медиального возвышения гипоталамуса. В ножку гипофиза заходит дно третьего желудочка мозга, выстланное эпендимой.В туберальной области можно обнаружить тяжи эпителиальных клеток, хотя секреторные гранулы - в основном базофильного типа - содержат лишь некоторые из них.

НЕЙРОГИПОФИЗ - представляет собой необычный компонент эндокринной системы, так как в нем нет тел тех нейронов, гормоны которых попадают через него в кровь. В нейрогипофизе накапливаются и модифицируются в активную форму гормоны, синтезируемые в паравентрикулярном и супраоптическом ядрах переднего гипоталамуса - АДГ и окситоцин. Пучки аксонов ядер переднего гипоталамуса через ножку гипофиза и туберальную часть проходят в заднюю долю, в которой расположены разветвленные синусоидные гемокапилляры и клетки глиальной природы - питуициты - образующие сетчатую структуру ткани нейрогипофиза. Аксоны гипоталамических ядер имеют мешковидные терминальные расширения (накопительные тельца Херринга), в которых аккумулируются гранулы секрета - гормона, и образуют нейровазальные синапсы на капиллярах задней доли так же, как это происходит в нейровазальных синапсах медиальной эминенции. На этом основании нейрогипофиз, также как и медиальная эминенция гипоталамуса, являет-

12

ся нейрогемальным органом. В настоящее время установлено, что глиальные клетки-танициты медиального возвышения и глиоциты-питуициты нейрогипофиза выполняют не только пассивную функцию стромы нейрогемальных органов. Глиальные клетки своими тонкими отростками проходят в синаптическое пространство и синаптическую щель так, что пузырьки нейросекрета, по пути к мембране капилляра, имеют с ними контакт. Предполагают, что в процессе этого контакта клетки глиальной стромы выделяют какой-то фактор, активирующий связывающие центры гормона, т.е. переводящие гормон в активную форму. Вазопрессин и окситоцин, вырабатывающиеся в переднем отделе гипоталамуса, попадают таким образом в собственную капиллярную сеть нейрогипофиза и оттуда - в общую выносящую гипофизарную вену. Следовательно, собственной гормональной продукции нейрогипофиз не имеет, но накапливает, и, видимо, активирует гормоны АДГ и окситоцин, поступающие сюда из гипоталамуса. Мишенью АДГ в организме являются клетки дистальных отделов нефронов почек, где происходит обратное всасывание первичного фильтрата. Недостаток выработки АДГ дает характерную клиническую картину, известную как «несахарный диабет», или несахарное мочеизнурение. Несахарный диабет проявляется образованием в организме большого количества мочи низкого удельного веса. Инъекции АДГ делают эпителий почечных канальцев вновь способным к нормальной реабсорбции воды.

Второй гормон, накапливающийся в нейрогипофизе - окситоцин - стимулирует гладкую мускулатуру матки во время родов, а также миоэпителиальные клетки концевых отделов молочных желез, стимулируя поступление секрета в выводной проток.