Функции эндокринных желез

Деятельность эндокринных желез контро­лируется многочисленными прямыми и обратными связями в организме. Глав­ным регулятором их функций является гипоталамус, непосредствен­но связанный с центральной эндокринной железой — гипофизом, влия­ния которого распространяются на другие периферические железы.

7.2.1 Функции гипофиза

Гипофиз состоит из трех долей:

1) передняя доля, или аденогипофиз,

2) промежуточная доля;

3) задняя доля, или нейрогипофиз.

В аденогипофизе главную секреторную функцию выпол­няют 5 групп клеток, которые вырабатывают 5 специфических гор­монов. Среди них выделяют тропные гормоны, регулирующие функции периферических желез, и эффекторные гормоны, непосредственно действующие на клетки-мишени. К тропным гормонам относят следующие: кортикотропин, или адренокортикотропный гормон (АКТГ), регулиру­ющий функции коркового слоя надпочечников; тиреотропный гормон (ТТГ), активизирующий щитовидную железу; гонадотропный гормон (ГТГ), влияющий на функции половых желез.

Эффекторными гормонами являются соматотропный гормон (СТГ), или соматотропин, определяющий рост тела, и пролактин, контролирующий деятельность молочных желез.

Выделение гормонов передней долей гипофиза регулируется веще­ствами, которые образуются нейросекреторными клетками гипоталамуса — гипоталамическими нейропептидами (стимулирующими секрецию — либеринами и тормозящими ее — статинами). Эти регулирующие вещества доставляются потоком крови из гипотала­муса в переднюю долю гипофиза, где и оказывают влияние на секре­цию гормонов клетками гипофиза.

Соматоропин это видоспецифичный белок, определяющий рост тела (главным образом увеличивающий рост костей в длину). Работы по генной инженерии с внедрением крысиного соматотропина в генетический аппарат мышей позволили получить «супермышей» вдвое большего роста. При этом современные исследова­ния показали, что соматотропин организмов одного вида может увеличивать рост тела у видов, стоящих на более низких ступенях эво­люционного развития, но не эффективен для более высокоразвитых организмов. В настоящее время найдено вещество-посредник, которое пере­дает влияния СТГ на клетки-мишени, — соматомедин. Он вырабатывается клетками печени и костной ткани. Соматотропин обеспечивает синтез белка в клетках, накопление РНК, усиливает транспорт из крови аминокислот в клетки, способствует усвоению азота, создавая положительный азотистый баланс в организме, помо­гает утилизации жиров. Выделение соматотропного гормона увели­чивается во время сна, при физических нагрузках, травмах, некото­рых инфекциях. В гипофизе взрослого человека его содержание со­ставляет около 4-15 мг, у женщин среднее его количество несколько выше. Особенно увеличивается концентрация СТГ в крови у подро­стков в период полового созревания. При голодании его концентра­ция возрастает в 10-15 раз.

Повышенное выделение соматотропина в раннем возрасте приво­дит к резкому увеличению длины тела (до 240-250 см) — гигантизму, а его недостаток — к задержке роста — нанизму (карликовости). Гипофизарные гиганты и карлики имеют пропорциональное телосложение, но у них наблюдаются изменения некоторых функций организма. В ча­стности, происходит снижение внутрисекреторных функций гонад. Из­быток соматотропина у взрослых (после окончания роста тела) приводит к разрастанию еще не окостеневших окончательно частей скелета — удлинению пальцев рук и ног, кистей и стоп, уродливому росту носа, подбородка, а также к увеличению внутренних органов. Такое заболевание называется акромегалией.

Пролактин регулирует рост молочных желез, синтез и секре­цию молока (выведение молока обеспечивает другой гормон — окситоцин), стимулирует инстинкт материнства, а также влияет на водно-солевой обмен в организме, эритропоэз, вызывает послеродовое ожирение и оказывает другие физиологические эффекты. Его выделение рефлекторно активизиру­ется актом сосания. В связи с тем, что пролактин поддерживает суще­ствование желтого тела и выработку им гормона прогестерона, он по­лучил также название лютеотропного гормона.

Кортикотропин (адренокортикотропный гормон — АКТГ) является крупным белком, при образовании которого выделяются в качестве побочных продуктов меланотропин (влияющий на образо­вание пигмента меланина) и важный пептид — эндорфин, обеспечи­вающий обезболивающие эффекты в организме. Основное влияние кортикотропин оказывает на функции коркового слоя надпочечников, особенно на образование глюкокортикоидов. Также он вызывает расщепление жиров в жировой ткани, увеличивает секре­цию инсулина и соматотропина. Стимулируют выделение кортикотропина различные стрессовые раздражители — сильная боль, холод, значительные физические нагрузки, психоэмоциональное напряже­ние. Способствуя усилению белкового, жирового и углеводного об­менов в стрессовых ситуациях, он обеспечивает повышение сопро­тивляемости организма действию неблагоприятных факторов среды, поэтому является адаптивным гормоном.

Тиреотропин (тиреотропный гормон — ТТГ) увеличивает массу щитовидной железы, число активных клеток, способствует захвату йода, что в целом усиливает секрецию ее гормонов. В резуль­тате нарастает интенсивность всех видов обмена веществ, повышает­ся температура тела. Образование ТТГ увеличивается при пониже­нии температуры внешней среды и уменьшается травмами, болевыми ощущениями. Секреция ТТГ может вызываться условнорефлек­торным путем — по сигналам, предшествующим охлаждению, т. е. контролируется корой больших полушарий. Этот факт важен в закаливании, тренировке к пониженным тем­пературам.

Гонадотропные гормоны (ГТГ) — фоллитропин и лютропин (их иначе еще называют фолликулостимулирующим и лютеинизирующим гормонами) — синтезируются и секретируются од­ними и теми же клетками гипофиза, они одинаковы у мужчин и жен­щин и по своему действию являются синергистами. Эти молекулы химически защищены от разрушения в печени. ГТГ стимулируют образование и секрецию половых гормонов, а также функции яич­ников и семенников. Содержание ГТГ в крови зависит от концентра­ции в крови мужских и женских половых гормонов, от рефлектор­ных влияний при половом акте, от различных факторов внешней среды, от уровня нервно-психических расстройств.

Задняя доля гипофиза секретирует гормоны вазопрессин и окситоцин, которые образуются в клетках гипоталамуса, затем по нервным волокнам поступают в нейрогипофиз, где накапливаются и затем вы­деляются в кровь.

Вазопрессин оказывает двоякий физиологический эффект в организме: вы­зывает сужение кровеносных сосудов и повышение артериального давления; увеличивает обратное всасывание воды в почечных канальцах, что вызывает повышение концентра­ции и уменьшение объема мочи, т. е. он действует в качестве антидиуретического гормона (АДГ). Его секреция в кровь стимулируется из­менениями водно-солевого обмена, физическими нагрузками, эмо­циональными стрессами. При употреблении алкоголя угнетается секреция вазопрессина (АДГ), увеличивается выведение мочи и воз­никает обезвоживание организма. В случае резкого падения выра­ботки этого гормона возникает несахарный диабет (несахарное мочеизнурение), проявляющийся в патологической потере воды организмом.

Окситоцин стимулирует сокращения матки при родах, выде­ление молока молочными железами. Его секрецию усиливают им­пульсы от механорецепторов матки при ее растяжении, а также влия­ния женского полового гормона эстрогена.

Промежуточная доля гипофиза почти не развита у человека, име­ется лишь небольшая группа клеток, секретирующих меланотропный гормон, вызывающий образование меланина — пигмента кожи и волос. В основном эту функцию у человека обеспечивает кортикотропин передней доли гипофиза.

7.2.2 Функции надпочечников

Надпочечники располагаются над верхними полюсами почек и состоят из двух различающихся по своим функциям частей— коры надпочечни­ков, близкой по происхождению к половым железам, и мозгово­го вещества, которое формируется из симпатических клеток.

В коре вырабатывается группа гормонов кортикоидов, или кортикостероидов. Кортикоиды – это жиз­ненно необходимые для организма гормоны. Их отсутствие при­водит к смерти.

Кора надпочечников состоит из следующих трех слоев:

1) клубочковая (наружная) зона, секретирующая гормоны минералкортикоиды (в основном — альдостерон);

2) пучковая (средняя) зона, секретирующая глюкокортикоиды (преимущественно кортизол или гидрокортизол);

3) сетчатая (внутренняя) зона, секретирующая небольшое количество половых гормонов (андрогенов и эстрогенов).

У человека минералокортикоиды представлены основным гормоном — альдостероном. Он имеет важное значение для регуляции минерального обмена в организме. Он способ­ствует поддержанию на постоянном уровне натрия и калия в крови, лимфе и межтканевой жидкости, увеличивая при необходимости об­ратное всасывание натрия в почках и выход калия в мочу. Сохране­ние натрия в плазме крови приводит к задержке воды в организме и повышению артериального давления. От правильного соотношения натрия и калия в жидких средах зависят процессы возникновения и проведения возбуждения в нервной и мышечной тканях, т. е. все процессы восприятия, переработки информации и управления пове­дением организма. Нарушение секреции альдостерона может при­вести к гибели организма. Образование альдостерона регулируется не только содержанием Na и К в крови, но и содержанием ренина, выделяемого эндокринной тканью почек при ухудшении в них кровотока.

Глюкокортикоиды главным образом обеспечивают синтез, глюкозы (глюконеогенез), образование запасов гликогена в печени и мышцах, увеличение концентрации глюкозы в крови (мобилиза­ция из печени). При этом они выполняют особую роль в белковом обмене. Они угнетают синтез белков в печени и мышцах, потому что создают отрицательный азотистый баланс, увеличивают выход свободных аминокислот, их переаминирование и стимулируют образование из них ферментов, которые необходимы для новообразования глюконеогенеза. Этим вызывается мобилизация жиров из жировой ткани, и глюкокорти­коиды создают необходимые жировые и углеводные энергоресурсы для активной деятельности организма. Повышению работоспособ­ности способствует также увеличение этими гормонами восприим­чивости тканей к адреналину и норадреналину, повышение иммуни­тета и снижение аллергических реакций, улучшение процессов пере­работки информации в сенсорных системах и ЦНС. Все указанные эффекты глюкокортикоидов (кортизола) обеспечивают повышение резистентности организма к действию неблагоприятных факторов среды, стрессовым ситуациям. Именно поэтому их называют адаптивны­ми гормонами.

Избыточное содержание кортизола в организме приводит к развитию ожи­рения, гипергликемии, вызывает распад белков, отеки, повышение артери­ального давления. При дефиците кортизола развивается брон­зовая, или аддисонова, болезнь. Она сопровождается бронзовой окраской кожи в области спины, шеи, лица, ослаблением деятельности сердца и скелетной мускулатуры, повышенной утомляемостью, снижением устойчивости к инфекционным заболеваниям.

Половые гормоны надпочечников — это преимущественно андрогены (мужские половые гормоны) и эстрогены (женские половые гормоны). Они наиболее активны на ранних этапах онтогенеза (до полового созревания) и в пожилом возрасте (после снижения активности половых желез). Они ускоряют поло­вое созревание мальчиков, формируют половое поведение у жен­щин. Андрогены вызывают анаболические эффекты, повышая син­тез белков в коже, мышечной и костной ткани. Также они способствуют разви­тию вторичных половых признаков по мужскому типу: характерное оволосение у мальчиков и избыточное оволосение — вирилизацию — у девушек.

Мозговой слой надпочечников содержит хромаффинные клетки - аналоги симпатических клеток. Они секрети­руют адреналин и норадреналин, которые называются катехоламинами. Катехоламины синтезируются из аминокислоты тирозина. В мозго­вом слое синтезируется примерно в 6 раз больше гормона адреналина, чем норадреналина. При этом в плазме крови норадреналина оказывается в 4 раза больше, благодаря его дополнительному поступлению из окончаний симпатических нервов. Эти гормоны различаются по способности связывать разные адренорецепторы клеток-мишеней: норадреналин имеет сродство к альфа-адренорецепторам всех сосудов, а адреналин к альфа-рецепторам сосудов большинства органов и к бета-адрено-рецепторам сосудов сердца, мышц и мозга. Этим и определяются некоторые различия их влияний.

Адреналин и норадреналин играют важную роль в адаптации орга­низма к чрезвычайным напряжениям — стрессам, т. е. они являются адаптивными гормонами.

Адреналин вызывает целый ряд эффектов, обеспечивающих деятельное состояние организма:

1) учащение и усиление сердечных сокращений, облегчение ды­хания путем расслабления бронхиальных мышц, что обеспечи­вает увеличение доставки кислорода тканям;

2) рабочее перераспределение крови — путем сужения сосудов кожи и органов брюшной полости и расширения сосудов моз­га, сердечной и скелетных мышц;

3) мобилизация энергоресурсов организма за счет увеличения выхода в кровь глюкозы из печеночных депо и жирных кислот из жировой ткани;

4) усиление в тканях окислительных реакций и повышение теп­лопродукции;

5) стимуляция анаэробного расщепления глюкозы в мышцах, т. е. повышение анаэробных возможностей организма;

6) повышение возбудимости сенсорных систем и ЦНС.

Норадреналин вызывает сходные эффекты, но сильнее действует на кровеносные сосуды, вызывая повышение артериально­го давления. При этом он менее активен в отношении метаболических реакций. Выброс адреналина и норадреналина в кровь обеспечи­вается симпатической нервной системой, вместе с которой эти гор­моны функционально составляют единую симпатико-адреналовую систему. Данная система обеспечивает приспособительные реакции организма к любым изменениям внешней среды.

7.2.3 Функции щитовидной железы

В щитовидной железе имеются две группы клеток, которые образу­ют два основных вида гормонов. Одна группа клеток вырабаты­вает трийодтиронин и тироксин, а другая — кальцитонин. Первые клетки захватывают из крови соединения йода и синтезируют гормоны трийодтиронин (Т ) и тетрайодтиронин, или тироксин (Т ), которые поступают в кровь и лимфу. Эти гормоны, активизируют генетический аппарат клеточно­го ядра и митохондрии клеток, чем стимулируют метаболизм. Они усиливают поглоще­ние кислорода, увеличивают основной обмен в организме и повыша­ют температуру тела, влияют на белковый, жировой и углеводный обмен, обеспечивают рост и развитие организма, усиливают эффек­тивность симпатических воздействий на частоту сердечных сокра­щений, артериальное давление и потоотделение, повышают возбуди­мость ЦНС.

Бо­лее выраженным физиологическим действием обладает трийодтиро­нин, но его содержание в крови значительно ниже.

Гормон кальцитонин, или тирокальцитонин, вместе с гормонами околощитовидных желез регулирует содер­жание кальция в организме. Он снижает концентрацию кальция в крови и уменьшает его поглощение костной тканью. Это способству­ет образованию и росту костей. В регуляции секреции кальцитонина участвуют гормоны желудочно-кишечного тракта, в частности гастрин.

При недостаточном поступлении в организм йода возникает рез­кое снижение активности щитовидной железы — гипотиреоз. В детс­ком возрасте это приводит к развитию кретинизма — задержке рос­та, полового, физического и умственного развития, нарушениям пропорций тела. Дефицит гормонов щитовидной железы во взрос­лом состоянии вызывает слизистый отек тканей — микседему. Он возникает в результате нарушения белкового обмена, повышающего онкотическое давление тканевой жидкости, и соответственно, вызы­вающего задержку воды в тканях. При этом, несмотря на разрастание железы (зоб), секреция гормонов снижена. Для компенсации недо­статка йода в пище и воде, имеющегося в некоторых регионах земли и вызывающего так называемый эндемический зоб, в рацион населе­ния включают йодированную соль и морепродукты. Гипотиреоз мо­жет также возникать при генетических аномалиях, в результате ауто­иммунного разрушения щитовидной железы и при нарушениях сек­реции тиреотропного гормона гипофиза.

В случае гипертиреоза (избыточного образования гормонов щи­товидной железы) возникают токсические явления, вызывающие Базедову болезнь. Происходит разрастание щитовидной железы (зоб), повышается основной обмен, наблюдаются потеря веса, пучег­лазие, повышение раздражительности, тахикардия.

7.2.4 Функции паращитовидных желез

У человека имеются две пары паращитовидных желез, прилегающих к задней поверхности щитовидной железы. Их про­дуктом является паратирин, или паратгормон, который участвует в регуляции содержания кальция в организме. Он повышает концентрацию кальция в крови, усиливая его всасывание в кишечнике и выход из костей. Выработка паратгормона усиливается при недостаточном со­держании кальция в крови и в результате симпатических влияний, а подавление его секреции наблюдается при избытке кальция.

Гиперфункция паращитовидных желез приводит к потере костной тканью кальция и фосфора (деминерализа­ция костей) и деформации костей, а также к появлению камней в почках, снижению возбудимости нервной и мышечной тканей, ухуд­шению процессов внимания и памяти.

При гипофунк­ции паращитовидных желез возникают резкое повышение возбу­димости нервных центров, патологические судороги и смерть в ре­зультате тетанического сокращения дыхательных мышц.

7.2.5 Функции тимуса и шишковидной железы

Тимус имеет основное значение для обеспечения в организме иммунитета, т. к. он обеспечивает образование и специализацию Т-лимфоцитов. Также он выполняет эндокринные функции. Секретом тимуса является гормон тимозин, способствующий иммунологической специализации Т-лимфоцитов. Кроме того, тимозин обеспечивает процессы проведения возбуждения в синапсах, стиму­лирует гормональные реакции, облегчая связывание гормонов, ак­тивирует метаболические реакции в организме.

Функции шишковидного тела (верхнего мозгового придатка) связаны со степенью освещенности организма и поэтому имеют четкую суточную периодичность. Это своеоб­разные «биологические часы» организма. Гормон эпифиза мелатонин вырабатывается и секретируется в кровь и в ликвор под влиянием импульсов от сетчатки глаза. На свету его выработка снижается, а в темноте — повышается. Мелатонин уг­нетает функции гипофиза, снижая выработку гипоталамических либеринов и угнетая активность аденогипофиза. Под действием мелатонина задерживается преждевременное развитие половых желез, формируется цикличность половых функций, определяется длитель­ность овариально-менструального цикла женского организма.

7.2.6 Функции панкреатических островков

Поджелудочная железа функционирует как железа смешанной секреции. Как железа внешней секреции она выделяет панкреатический сок через специальные прото­ки в 12-ти перстную кишку. Как железа внутренней секреции она секретирует непосредственно в кровь гормоны инсулин и глюкагон. Примерно 1% массы этой железы составляют особые скопления клеток — островки Лангерганса (панкреатические островки), среди которых имеются в преобладающем количестве бета-клетки и в меньшем числе альфа-клетки. Бета-клетки выделяют гормон инсулин, альфа-клетки вырабатывают гормон глюкагон.

Глюкагон вызывает расщепление гликогена в печени и выход в кровь глюкозы, а также стимулирует расщепление жиров в печени и жировой ткани.

Инсулин — это полипептид, обладающий широким действием на различные процессы в организме — он регулирует все виды обмена веществ и энергообмен. Действуя путем повышения проницаемости клеточных мембран мышечных и жировых клеток, он способствует переходу глюкозы внутрь мышечных волокон, повышая мышечные запасы синтезируемого в них гликогена, а в клетках жировой ткани способствует превращению глюкозы в жир. Проницаемость кле­точных мембран под влиянием инсулина повышается также и для аминокислот, в результате чего стимулируется синтез информаци­онной РНК и внутриклеточный синтез белка. В печени инсулин вызывает синтез гликогена, аминокислот и белков в печеночных клетках. Все указанные процессы обусловливают анаболический эффект инсулина.

Продукция гормонов поджелудочной железы регулируется со­держанием глюкозы в крови, собственными особыми клетками в островках Лангерганса, ионами Са и влияниями вегетативной не­рвной системы. В случае снижения концентрации глюкозы в крови (гипогликемии) до 2,5 мМоль/л или 40-50 мг% в первую очередь резко нарушается деятельность мозга. Это происходит потому, что мозг лишается источников энергии, наступают судороги, потеря сознания и даже смерть чело­века. Гипогликемия может возникать при избытке инсулина в организме, при повышенном расходе глюкозы во время мышечной работы.

Дефицит инсулина вызывает тяжелое заболевание — сахарный диабет (сахарное мочеизнурение). Сахарный диабет характеризуется гипергликемией. В организме при этом нарушается утилизация в клетках глюкозы, рез­ко повышается концентрация глюкозы в крови и в моче, что сопро­вождается значительными потерями воды с мочой (до 12-15 л в сутки). Именно поэтому сахарный диабет сопровождается сильной жаждой и большим потреблением воды. Возникает мышечная слабость, падение веса. Потерю углевод­ных источников энергии организм компенсирует распадом жиров и белков. В результате их неполной переработки в крови накаплива­ются ядовитые вещества, кетоновые тела и возникает сдвиг рН крови в кислую сторону (ацидоз). Это приводит к диабетической коме с потерей сознания и угрозой смерти.

7.2.7 Функции половых желез

К половым железам (гонадам) относят семенники (яички) в мужском организме и яичники в женском организме. Эти железы осуществляют смешанную секрецию. Как железы внешней секреции они формируют половые клетки (сперматозоиды и яйцеклетки). Как железы внутренней секреции они выделяют в кровь половые гормоны. Как в мужском, так и в женском организме вырабатываются и мужские половые гормоны (андрогены) и женские — (эстрогены), которые отличаются по их количеству. Их выработка и активность регулируются гонадотропными гормо­нами гипофиза. По химической структуре они являются стероидами (производными холестерина) и продуцируются из общего предше­ственника. Эстрогены образуются путем преобразования из тестос­терона.

Мужской половой гормон тестостерон вырабатывается специальны­ми клетками в области извитых канальцев семенников. Другая часть клеток обеспечивает созревание сперматозоидов и вместе с тем проду­цирует эстрогены. Гормон тестостерон начинает действовать еще на стадии внутриутробного развития, формируя организм по мужскому типу. Он обеспечивает развитие первичных и вторичных половых признаков мужского организма, регулирует процессы сперматогенеза, протекание половых актов, формирует характерное половое поведение, особеннос­ти строения и состава тела, психические особенности. Тестостерон обладает сильным анаболическим действием, потому что он стимулирует синтез бел­ков, способствуя гипертрофии мышечной ткани.

Выработка женских половых гормонов (эстрогенов) осуществляется в яичниках клетками фолликулов. Основным гормоном этих клеток является эстрадиол. В яичниках также вырабатываются мужские по­ловые гормоны — андрогены. Эстрогены регулируют процессы фор­мирования женского организма, развитие первичных и вторич­ных половых признаков женского организма, рост матки и молочных желез, становление цикличности половых функций, протекание ро­дового акта. Эстрогены обладают анаболическим действием в орга­низме, но в меньшей степени, чем андрогены. Кроме гормонов эстро­генов, в женском организме вырабатывается гормон прогестерон. Этой функцией обладают клетки желтого тела, которое после овуля­ции становится особой железой внутренней секреции.

Секреция эстрогенов и прогестерона контролируется половым центром гипоталамуса и гонадотропным гормоном гипофиза, которые формируют периодичность овариально-менструального цикла (ОМЦ) длительнос­тью около 28 дней на протяжении всего детородного пери­ода жизни женщины (примерно с 12-15 лет до 45-55 лет).

Овариально-менструальный цикл состоит из следующих 5 фаз:

1)менструальная (примерно 1-3 день) — отторжение неоплодотворенной яйцеклетки с частью маточного эпителия и кровоте­чением (менструацией);

2)постменструальная (4-12 день) — созревание очередного фол­ликула с яйцеклеткой и усиленное выделение эстрогенов;

3)овуляторная (13-14день) — разрыв фолликула и выход яйцеклетки в маточные трубы;

4)постовуляторная (15-25 день) — образование из лопнувшего фолликула желтого тела и продуцирование гормона прогесте­рона, необходимого для внедрения оплодотворенной яйцеклет­ки в стенку матки и нормального протекания беременности;

5)предменструальная (26-28 день) — разрушение желтого тела (при отсутствии оплодотворения), снижение секреции эстро­генов и прогестерона, ухудшение самочувствия и работоспо­собности.