Значение желез внутренней секреции и возрастные особенности эндокринной регуляции

12 3 4

Эндокринная система и гормоны. Биологическая роль эндокринной системы тесно связана с ролью нервной системы. Эти две системы совместно координируют функцию других, нередко разделенных значительным расстоянием, органов и органных систем. Отличительной чертой эндокринной системы является то, что она осуществляет свое влияние посредством ряда веществ – гормонов.Химически гормоны представляют собой разнородную группу. Их многообразие включает стероиды, производные аминокислот, пептиды и белки. Гормоны вырабатываются (Рис. )

• в специализированных органах – эндокринных железах (железах без выводных протоков),

• в компактных группах клеток, например, в островковых клетках поджелудочной железы, интерстициальных клетках Лейдига в семенниках и клеточных группах в слизистой оболочке двенадцатиперстной кишки (секретин),

• в гипоталамусе (АДГ, окситоцин и другие.),

• в органах, выполняющих не эндокринные функции (в почках – эритропоэтин, в сердце – атриопептид).

Их общей особенностью служит то, что они переносятся кровью к более или менее отдаленным органам и оказывают на эти органы-мишени специфическое действие, которое, как правило, не способны воспроизвести другие вещества (Рис. 2). Термин «специфическое» указывает также на то, что действие каждого гормона осуществляется только на конкретные функциональные системы или органы – эффекторные органы. Эндокринные железы и клеточные группы заняты исключительно синтезом и секрецией своих гормонов.

Наконец, для всех гормонов характерно то, что они оказывают действие только на сложные клеточные структуры (клеточные мембраны, ферментные системы). Таким образом, в отличие от ферментов их действие нельзя продемонстрировать в гомогенатах – оно выявляется только in vivo или в культурах ткани.

Функциональное значение гормонов.Гормоны регулируют основные функции организма:

1) репродукцию (менструальный цикл, овуляция, сперматогенез, беременность лактация);

2) рост и развитие организма (половая дифференцировка, вторичные половые признаки, скорость роста);

3) гомеостаз – сохранение внутренней среды (объем внеклеточной жидкости, кровяное давление, баланс электролитов, регуляция ионного состава плазмы, в частности, уровня кальция, поддержание запасов энергии, например в виде жира);

4) выделение энергии (накопление, распределение и выделение калорий, выработка тепла);

5) поведение (потребление пищи и воды, половое поведение, настроение);

6) адаптацию активности физиологических систем (способность органов и органных систем изменять свою активность в зависимости от потребности в ней).

Гормоны как носители информации.Гормоны оказывают действие в очень низких концентрациях, поэтому они не играют роль субстратов в биохимических процессах, которые ониконтролируют. В некоторых случаях (например, АДГ, адреналин, альдостерон) реакция органов-мишеней более или менее тесно количественно связана с концентрацией гормонов в плазме. Используя кибернетическую терминологию, эти гормоны можно назвать носителями информации, что подчеркивает аналогию эндокринной системы с нервной.

Различные биохимические реакции могут протекать правильным образом только в присутствии одного или нескольких гормонов, хотя реакция и не ускоряется при увеличении концентрации гормона. В этих случаях говорят, что гормон обладает«пермиссивным» (разрешающим)действием

Между сигнализацией с помощью гормонов и нейромедиаторов имеется существенное различие. Оно состоит в том, что для связи между разными эндокринными клетками с разными клетками-мишенями используются различные гормоны. В то же время разные нервные клетки могут использовать для связи с разными клетками-мишенями без ущерба для специфичности один и тот же медиатор.

Гормоны как элементы регуляторных систем. Рассматривая гормоны как элементы регуляторных систем, их разделяют на две группы. Первая группа включает адреналин, норадреналин, альдостерон, АДГ и некоторые другие. Скорость их секреции и концентрация в плазме претерпеваютзначительные колебания, приспосабливаясь к меняющейся ситуации. Эти гормоны действуют какконтролирующие элементы регуляторной системы. Скорость секреции гормона поддерживает регулируемую переменную – концентрацию глюкозы в крови, осмотическое давление крови или какой-либо другой физиологический параметр, который в норме сохраняется на постоянном уровне (в зависимости от конкретного гормона). Слежение за системой осуществляется специфическими рецепторами (рецепторами глюкозы, осморецепторами и т. д.), которые направляют информацию об отклонениях регулируемой переменной от «заданного значения» в форме потенциалов действия в «центральный контроллер» системы. Отклонения от заданного значения могут вызываться различными сдвигами, такими, как изменение скорости окислительных процессов или потребления воды и т. д. Контролер в свою очередь посылает сигнал в нервной или гормональной форме к эндокринной железе, в результате чего ее секреторная активность возрастает или снижается. При особой необходимости может происходить соответствующий сдвиг заданного значения.

В другой группе концентрации гормонов в норме поддерживаются на постоянном уровне. Наиболее типичным примером гормонов этой группы является тироксин. Здесь концентрация гормона сама является регулируемой переменной. В этих случаях постоянный уровень концентрации гормона во времени необходим для правильного осуществления различных функций (например, оказание пермиссивного действия). Однако в особых условиях (например, при продолжительном пребывании на холоде), скорость секреции и концентрация в плазме даже этих гормонов могут изменяться благодаря сдвигу заданного значения.

Функциональная классификация гормонов.На основании функциональных критериев различают три группы гормонов.

1) Гормоны, которые оказывают влияние непосредственно на орган-мишень; эти гормоны носят название эффекторных.

2) Гормоны, основной функцией которых является регуляция синтеза и выделения эффекторных гормонов; эти гормоны называют тропными,или гландотропными (т.е. оказывающими тропное действие на железы). Примером может служить тиреотропный гормон.

3) Гормоны, выделяемые нервными клетками в гипоталамусе; эти гормоны регулируют синтез и выделение гормонов (преимущественно тропных) аденогипофиза. Такие гормоны называютсярилизинг-гормонами или, если они обладают противоположным действием,ингибирующими гормонами. Именно посредством гормонов, относящихся к этой группе, эндокринная система связана с ЦНС, образуя нейроэндокринную систему регуляции.

Механизм действия. Согласно современным представлениям действие гормонов основано на стимуляции или угнетении каталитической функции некоторых ферментов в клетках органов-мишеней. Этот эффект может достигаться посредством:

активации (или ингибирования) уже имеющихся ферментов, причем это влияние опосредуется циклическим аденозинмонофосфатом (сАМР), который выполняет роль «второго посредника» (первым является сам гормон) (Рис. );

увеличения концентрации некоторых ферментов в клетках органов-мишеней («индукция ферментов») за счет увеличения скорости биосинтеза ферментов путем активации генов;

изменения проницаемости клеточных мембран.

Однако для многих гормонов до сих пор нет полного и убедительного объяснения механизма действия. Специфичностьдействия гормонов объясняется на основе существования гормон-специфичных рецепторов клеточных мембран.

Инактивация. Если гормоны функционируют в качестве элементов регулирующих цепей, то естественно, что они не должны накапливаться в организме. Накоплению препятствуют как химические изменения гормонов в эффекторных органах – инактивация, так и выведение с мочой. Некоторые гормоны инактивируются также и в других органах (особенно в печени). Более того, действие некоторых гормонов может блокироваться благодаря секреции гормонов, обладающих антагонистическим эффектом.

Каскадный эффект.Для гормонов, вырабатываемых железами в очень небольших количествах, свойственен непропорционально большой количественный эффект. Это объясняется тем, что гормоны действуют через ряд этапов, и на каждом из них действие усиливается. Такой механизм получил название каскадного усиления.

Во многих случаях происходит саморегуляция уровня гормонов в крови. Она основана на наличии прямых и обратных связей в системе, вырабатывающей гормон (Рис. ).

Гипофиз представляет собой эндокринный орган, в котором объединены одновременно три железы, соответствующие его отделам или долям (Рис. ).

Передняя доля гипофиза получила название аденогипофиза. По морфологическим критериям это железа эпителиального происхождения, содержащая несколько типов эндокринных клеток. Задняя доля гипофиза, или нейрогипофиз, образуется в эмбриогенезе как выпячивание вентрального гипоталамуса и имеет общее с ним происхождение. В нейрогипофизе локализованы веретенообразные клетки – питуициды и аксоны гипоталамических нейронов. Третья, или промежуточная доля гипофиза, как и передняя – эпителиального происхождения, у человека практически отсутствует, но отчетливо выражена, например, у грызунов, мелкого и крупного рогатого скота (Рис. ). У человека функцию промежуточной доли гипофиза выполняет небольшая группа клеток передней части задней доли, эмбриологически и функционально связанных с аденогипофизом.

Функции аденогипофиза. В аденогипофизе синтезируются и секретируются пять основных типов гормонов: кортикотропин, гонадотропины (фоллитропин и лютропин), тиреотропин, пролактин и соматотропин. Первые три из них обеспечивают гипофизарную регуляцию периферических эндокринных желез (коры надпочечников, половых желез и щитовидной железы), т.е. участвуют в реализации гипофизарного пути управления. Для двух других гормонов (соматотропина и пролактина) гипофиз выступает в роли периферической эндокринной железы, поскольку эти гормоны сами действуют на ткани-мишени (Рис. ). Регуляция секреции аденогипофизарных гормонов осуществляется с помощью гипоталамических нейропептидов, приносимых кровью воротной системы гипофиза. Регуляторные нейропептиды называют «либеринами», если они стимулируют синтез и секрецию аденогипофизарных гормонов, или «статинами», если они останавливают гормональную продукцию аденогипофиза. Не для всех гипофизарных гормонов установлены статины, хотя соматостатин может тормозить продукцию не только соматотропина, но и других гормонов.

Регуляция секреции и физиологические эффекты тиреотропина. Тиреотропин – гликопротеидный гормон аденогипофиза секретируется непрерывно, с четкими колебаниями в течение суток, при этом максимум содержания в крови приходится на часы, предшествующие сну. Секреция тиреотропина стимулируется тиреолиберином гипоталамуса, а подавляется соматостатином. По механизму отрицательной обратной связи регуляция осуществляется содержанием в крови гормонов щитовидной железы (трийодтиронина и тетрайодтиронина), секрецию которых тиреотропин усиливает. Тиреотропин секретируется в повышенных количествах при действии на организм низкой температуры, другие же воздействия – травма, боль, наркоз – секрецию гормона подавляют.

Под влиянием тиреотропина в клетках фолликулов щитовидной железы меняются все виды обмена веществ, ускоряется захват йода и осуществляется синтез тиреоглобулина и тиреоидиых гормонов. Благодаря увеличению синтеза РНК и белка тиреотропин вызывает увеличение массы щитовидной железы. Избыточная секреция тиреотропина приводит к появлению зоба, гиперфункции щитовидной железы с эффектами избытка тиреоидных гормонов (тиреотоксикоз).

Регуляция секреции и физиологические эффекты соматотропина. Соматотропинсекретируется аденогипофизарными клетками непрерывно и вспышками через 20–30 минут с отчетливой суточной ритмикой. Секреция регулируется гипоталамическими нейропептидами соматолиберином и соматостатином. Повышение секреции соматотропина происходит во время глубокого сна на ранних его стадиях (народная мудрость гласит: «человек растет, когда спит»), после мышечных нагрузок, под влиянием травм и инфекций.

Физиологические эффекты соматотропина связаны с его влияниями на обмен веществ, большинство из которых опосредуется специальными гуморальными факторами (гормонами) печени и костной ткани, получившими название соматомедины (от слова медиатор – посредник). Поскольку эффекты соматомединов на обмен веществ во многом сходны с эффектами инсулина, их нередко еще называют инсулиноподобные факторы роста. Эти эффекты проявляются, в частности, в облегчении утилизации глюкозы тканями, активации в них синтеза белка и жира.

Избыточная секреция соматотропина, если она возникает в раннем детстве, ведет к развитию гигантизма с пропорциональным развитием конечностей и туловища, В юношеском и зрелом возрасте при этом усиливается рост эпифизарных участков костей скелета, зон с незавершенным окостенением, что получило название акромегалия. Растут кисти и стопы, нос, подбородок. При врожденном дефиците соматотропина формируется карликовость, называемая «гипофизариый нанизм» (Рис. ).

Функции нейрогипофиза. Нейрогипофиз не образует, а лишь накапливает и секретирует нейрогормоны супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса – вазопрессин (антидиуретический гормон, АДГ) и окситоцин.

Секреция АДГ обеспечивается его синтезом в гипоталамических нейронах и регулируется разными стимулами:

сдвигами осмотического давления и содержания натрия к крови, воспринимаемыми интероцепторами сосудов и сердца (осмонатрио-, волюмо- и механорецепторы), а также непосредственно гипоталамическими нейронами, воспринимающими сдвиг концентрации натрия в крови и микросреде клеток;

активацией гипоталамических ядер при эмоциональном и болевом стрессе, физической нагрузке,

12 3 4

Дата добавления: 2019-12-09; просмотров: 292;