Эндокринные функции. ЖВС Эндокринные функции или функции внутренней секреции (инкреции) присущи многим специализированным клеткам, тканям и органам, функционально объединяемым в эндокринную систему организма. Эндокринными функциями обладают: 1) органы или железы внутренней секреции, 2) эндокринная ткань в органе, функция которого не сводится лишь к внутренней секреции, 3) клетки, обладающие наряду с эндокринной и неэндокринным функциями.
Функции гипофиза Гипофиз представляет собой эндокринный орган, в котором объединены одновременно три железы, соответствующие его отделам или долям. 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 нейроэктодер-мальное 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. У человека функцию промежуточной доли гипофиза выполняет небольшая группа клеток передней части задней доли, эмбриологически и функционально связанных с аденогипофизом.
Функции аденогипофиза. Структура передней доли гипофиза представлена 8 типами клеток, из которых основная секреторная функция присуща хромафильным клеткам 5 групп. Выделяют следующие типы клеток: 1) ацидофильные красные клетки с мелкими гранулами или соматотрофы – вырабатывают соматотропин (СТГ, гормон роста); 2) ацидофильные желтые клетки с крупными гранулами или лактотрофы – вырабатывают пролактин; 3) базофильные тиреотрофы – вырабатывают тиреотропин (тиреотропный гормон – ТТГ); 4) базофильные гонадотрофы – вырабатывают гонад отропины: фоллитропин (фолликулостимулирующий гормон – ФСГ) и лютропин (лютеинизирующий гормон – Л Г); 5) базофильные кортикотрофы – вырабатывают кортикотропин (адренокортикотропный гормон – АКТГ). Кроме того, также как и в клетках промежуточной доли, в базофильных кортикотрофах образуются бета-эндорфин и мелано-тропин, поскольку все эти вещества происходят из общей молекулы предшественника
липотропинов. Таким образом, 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 гипофи-зарного пути управления. Для двух других гормонов (соматотропина и пролактина) гипофиз выступает в роли периферической эндокринной
железы, поскольку эти гормоны сами действуют на ткани-мишени. 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. Функции нейрогипофиза. Нейрогипофиз не образует, а лишь накапливает и секретирует нейрогормоны супраоптического и пара-вентрикулярного ядер гипоталамуса – вазопрессин и окситоцин. Оба гормона находятся в гранулах в связи со специальными белками – нейрофизинами. В процессе секреции содержимое гранул путем экзоцитоза поступает в кровь. Регуляция секреции и физиологические эффекты вазопрессина. Секреция вазопрессина обеспечивается его синтезом в гипоталамических нейронах и регулируется тремя типами стимулов: 1) сдвигами осмотического давления и содержания натрия в крови, воспринимаемыми интероцепторами сосудов и сердца (осмо натрио волюмо- и механорецепторы), а также непосредственно гипоталамическими нейронами, воспринимающими сдвиг концентрации натрия в крови и микросреде клеток;
2) активацией гипоталамических ядер при эмоциональном и болевом стрессе, физической нагрузке, 3) гормонами плаценты и ангиотензином – II, как содержащимся в крови, так и образуемом в мозге. Недостаток вазопрессина проявляется резко повышенным выделением мочи низкого удельного веса, что называют «несахарным диабетом», а избыток гормона ведет к задержке воды в организме. Регуляция секреции и физиологические эффекты окситоцина.
Синтез окситоцина в гипоталамических нейронах и его секреция нейрогипофизом в кровь стимулируется рефлекторным путем при раздражении рецепторов растяжения матки и механорецепторов сосков молочных желез. Усиливают секрецию гормона эстрогены. Основные эффекты окситоцина заключаются в стимуляции сокращения матки при родах, сокращении гладких мышц протоков молочных желез, что вызывает выделение молока, а также в регуляции водно-солевого обмена и питьевого поведения.
Оскито-цин является одним из дополнительных факторов регуляции секреции гормонов аденогипофиза, наряду с либеринами. Гормоны промежуточной доли. Меланотропин у взрослого человека, в отличие от животных с обильным волосяным покровом, практически не синтезируется. Функции этого гормона, заключающиеся в синтезе меланина, его дисперсии в отростках меланоцитов кожи, увеличении свободного пигмента в эпидермисе и в конечном счете повышении пигментации кожи и волос, выполняют в большей мере кортикотропин и липотропин. Функции надпочечников Надпочечники являются парной железой внутренней секреции, морфологически и функционально состоящей из двух разных по эмбриональному происхождению тканей – коркового и мозгового вещества. Кора надпочечников – производное мезодермы, синтезирует три вида гормонов стероидной природы или кортикостероидов. Мозговое вещество называют также хромаффинной тканью, которая имеет общее с нервной системой происхождение
и развивается из эмбриональных симпатических клеток. Кроме надпочечников хромаффинная ткань, образующая катехоламины, обнаруживается в составе симпатического пограничного ствола, брюшном и солнечном сплетении. Функции коры надпочечников. Кора надпочечников, занимающая по объему 80% всей железы, состоит их трех клеточных зон: наружной клубочковой зоны, образующей минералокортикоиды, средней пучковой зоны, образующей
глюкокортикоиды, и внутренней сетчатой зоны, в небольшом количестве продуцирующей половые стероиды. Все кортикоиды образуются из холестерина крови и синтезируемого в самих корковых клетках. При синтезе кортикостеро-идов образуется порядка 50 различных соединений, однако, секре-тируются в кровь в физиологических условиях лишь 7- 8 их них. Физиологические эффекты андрогенов надпочечника проявляются в виде стимуляции окостенения эпифизарных
хрящей, повышения синтеза белка (анаболический эффект) в коже, мышечной и костной ткани, а также формировании у женщин полового поведения. Гормоны являются предшественниками основного андрогена семенников – тестостерона и могут превращаться в него при метаболизме в тканях. Андрогены надпочечников способствуют развитию оволосения по мужскому типу, а их избыток у женщин – к вирилизации, т.е. проявлению мужских черт. Ранний избыток андрогенов ведет к преждевременному проявлению вторичных половых признаков у мальчиков и вирилизации женских половых органов. Нарушения секреции андрогенов коры надпочечников получили название адре-ногенитальных синдромов. Функции мозгового вещества надпочечников. Мозговое вещество надпочечников содержит хромаффинные клетки, названные так из-за избирательной окраски хромом. По своей сути они являются постганглионарными нейронами симпатической нервной системы, однако, в отличие
от типичный нейронов, клетки надпочечников: 1) синтезируют больше адреналина, а не норадреналина (отношение у человека между ними 6:1); 2) накапливая секрет в гранулах, после поступления нервного стимула они немедленно выбрасывают гормоны в кровь. Гормоны мозгового вещества – катехоламины Катехоламины называют гормонами срочного приспособления к действию сверхпороговых раздражителей среды. Физиологические эффекты катехоламинов, обусловлены различиями в адренорецепторах (альфа и бета) клеточных
мембран, при этом адреналин обладает большим сродством к бетаадренорецепторам, а норадреналин – альфа. Основные функциональные эффекты адреналина проявляются в виде: 1) учащения и усиления сердечных сокращений, 2) сужения сосудов кожи и органов брюшной полости, 3) повышения теплообразования ‘в тканях, 4) ослабления сокращений желудка и кишечника, 5) расслабления бронхиальной мускулатуры, 6) стимуляции секреции ренина почкой,
7) уменьшения образования мочи, 8) повышения возбудимости нервной системы и эффективности приспособительных реакций. Адреналин вызывает мощные метаболическе эффекты в виде усиленного расщепления гликогена в печени и мышцах из-за активации фосфорилазы, а также подавление синтеза гликогена, угнетение потребления глюкозы тканями, что в целом ведет к гипергликемии. Адреналин вызывает активацию распада жира, мобилизацию в кровь жирных кислот и их окисление. Все эти эффекты противоположны действию инсулина, поэтому адреналин называют контринсулярным гормоном. Адреналин усиливает окислительные процессы в тканях и повышает потребление ими кислорода. Таким образом, как кортикостероиды, так и катехоламины обеспечивают активацию приспособительных защитных реакций организма и их энергоснабжение, неспецифически повышая устойчивость к неблагоприятных влияниям среды. Функции щитовидной железы Эндокринные функции присущи двум типам клеток щитовидной железы: А-клеткам или тироцитам, образующим фолликулы и способным захватывать иод и синтезировать иод-содержащие
тиреоидные гормоны, а также парафоллику-лярным С-клеткам, образующим кальций-регулирующий гормон кальцитонин. Тироциты образуют фолликулы, заполненные коллоидной массой тиреоглобулина. Базальная мембрана тироцитов тесно прилежит к кровеносным капиллярам, и из крови эти клетки получают не только необходимые для энергетики и синтеза белка субстраты, но и активно захватывают соединения иода – иодиды. В тироцитах происходит синтез тиреоглобулина, окисление иодидов в атомарный иод.
Существует и прямая нервная регуляция щитовидной железы вегетативными нервами, хотя они играют меньшую роль, чем эффекты тиреотропина. Обратные связи в регуляции функции щитовидной железы реализуются уровнем тиреоидных гормонов в крови, что подавляет секрецию тиреолиберина гипоталамусом и тиреотропина гипофизом. Интенсивность секреции тиреоидных гормонов влияет на объем их синтеза в железе (местная положительная обратная связь). Основные физиологические эффекты, обусловленные перечисленными выше сдвигами обмена
веществ, проявляются в следующем: 1) обеспечении нормальных процессов роста, развития и дифференци-ровки тканей и органов, особенно, центральной нервной системы, а также процессов физиологической регенерации тканей, 2) активации симпатических эффектов (тахикардия, потливость, сужение сосудов и т.п.), как за счет повышения чувствительности адренорецепторов, так и в результате подавления ферментов (моноаминоксидаза), разрушающих норадреналин, 3) повышении эффективности митохондрии и сократимости миокарда, 4) повышении теплообразования и температуры тела, 5) повышении возбудимости центральной нервной системы и активации психических процессов, 6) защитном влиянии по отношению к стрессорным повреждениям миокарда и язвообразованию, 7) увеличении почечного кровотока, клубочковой фильтрации и диуреза при угнетении канальцевой реабсорбции в почках, 8) поддержании нормальной половой жизни и репродуктивной функции. Избыточная продукция тиреоидных гормонов носит название ги-пертиреоза.
При этом отмечаются характерные метаболические (повышение основного обмена, гипергликемия, гипертермия, похудание) и функциональные проявления повышенного симпатического тонуса. Врожденная недостаточность тиреоидных гормонов, из-за наследственных дефектов или дефицита иода в организме матери, нарушает рост, развитие и дифференцировку скелета, тканей и органов, особенно, центральной нервной системы, что ведет к умственной отсталости («кретинизм»).
Приобретенная недостаточность щитовидной железы (дефицит иода в воде и пище, нарушение продукции гипофизом тиреотропина, повреждения ткани щитовидной железы – механические или химическими веществами) проявляется в замедлении окислительных процессов и снижении основного обмена, гипогликемии, падении возбудимости нервной системы и психической деятельности, снижении температуры тела, накоплении гликозами-ногликанов и воды в подкожно-жировой клетчатке и коже (гипо-тиреоз, микседема или слизистый отек).
Регуляция секреции и физиологические эффекты кальцитонина Кальцитонин является одним из кальций-регулирующих гормонов и регуляция его секреции осуществляется уровнем ионизированного кальция крови за счет обратных связей. Стимуляция секреции кальцитонина происходит при значительном повышении кальция в крови, а обычные физиологические колебания концентрации кальция мало сказываются на секреции кальцитонина. Мощным регулирующим секрецию кальцитонина эффектом обладают нейропептиды и пептидные гормоны желудочно-кишечного тракта, особенно, гастрин. Повышение секреции кальцитонина после перорального приема кальция обусловлено выделением гастрина. Функции околощитовидных желез Околощитовидные железы (у человека в среднем четыре железы). Паратгормот (паратирин). Повышенная секреция паратирина при гиперплазии или аденоме околощитовидных
желез сопровождается деминерализацией скелета с деформацией длинных трубчатых костей, образованием почечных камней, мышечной слабостью, депрессией, нарушениями памяти и концентрации внимания. Дефицит паратирина, особенно при ошибочном оперативном удалении или повреждении желез, повышает нервно – мышечную возбудимость вплоть до судорожных приступов, получивших название тетании. Функции эпифиза или шишковидной железы Эпифиз представляет собой структуру эпиталамуса межуточного
мозга и расположен по срединной плоскости глубоко между полушариями. Основными секреторными клетками эпифиза являются пинеалоциты. Ими образуется и секретируется в кровь и церебро-спинальную жидкость гормон мелатонин (название получил от способности менять окраску кожи и чешуи у земноводных и рыб, у человека на пигментацию не влияет). Синтез и секреция мелатонина зависят от освещенности – избыток света тормозит его образование.
У человека на ночные часы приходится 70% суточной продукции гормона. Основной физиологический эффект мелатонина заключается в торможении секреции гонадотропинов как на уровне нейросекреции либеринов гипоталамуса, так и на уровне аденогипофиза. Кроме того, снижается, но в меньшей степени, секреция и других гормонов аденогипофиза – кортикотропина, тиреотропина, соматотропина. Деятельность эпифиза называют «биологическими часами» организма, т. к. железа обеспечивает процессы временной адаптации. Введение мелатонина человеку вызывает легкую эйфорию и сон. Отчетливо проявляется и диуретическое влияние экстрактов эпифиза, что позволяет считать шишковидное тело ответственным за ритмическую регуляцию водно-солевого обмена. Деятельность эндокринных тканей в органах, обладающих неэндокринными функциями
Эндокринные функции поджелудочной железы. Эндокринную функцию в поджелудочной железе выполняют скопления клеток эпителиального происхождения, получившие название островков Лангерганса и составляющие всего 1–2% массы поджелудочной железы. Основная масса железы – это экзокринный орган, образующий панкреатический пищеварительный сок. Количество островков в железе взрослого человека очень велико и составляет от 200 тысяч до полутора.
миллионов. В островках различают три типа клеток, продуцирующих гормоны: альфа-клетки образуют глюкагон, бета-клетки – инсулин, дельта-клетки – соматостатин. Действие инсулина на углеводный обмен проявляется: 1) повышением проницаемости мембран в мышцах и жировой ткани, для глюкозы, 2) активацией утилизации глюкозы клетками, 3) усилением процессов фосфорилирования;
4) подавлением распада и стимуляцией синтеза гликогена; 5) угнетением глюконеогенеза; 6) активацией процессов гликолиза; 7) гипогликемией. Действие инсулина на белковый обмен состоит в: 1) повышении проницаемости мембран для аминокислот; 2) усилении синтеза иРНК; 3) активации в пздени синтеза аминокислот;
4) повышении синтеза и подавлении распада белков. Основные эффекты инсулина на липидный обмен: 1) стимуляция синтеза свободных жирных кислот из глюкозы; 2) стимуляция синтеза триглицеридов; 3) подавление распада жира; 4) активация окисления кетоновых тел в печени. Недостаток инсулина (относительный дефицит по сравнению с уровнем контринсулярных гормонов, прежде всего, глюкагона) ведет к сахарному диабету. Избыток инсулина вызывает гипогликемию с резкими нарушениями функций центральной нервной системы, использующей глюкозу как основной источник энергии независимо от инсулина. Физиологические эффекты глюкагона. Глюкагон является мощным контр инсулярным или гипергликемическим гормоном. Основные эффекты глюкагона проявляются в следующих сдвигах метаболизма: 1) активация гликогенолиза в печени и мышцах; 2) активация глюконеогенеза;
3) активация липолиза и подавление синтеза жира; 4) повышение синтеза кетоновых тел в печени и угнетение их окисления; 5) стимуляция катаболизма белков в тканях, прежде всего в печени, и увеличение синтеза мочевины. Эндокринные функции половых желез. Половые железы (семенники и яичники), наряду с функцией гаметообразования, содержат клетки, синтезирующие и секретирующие половые гормоны. При этом эндокринная функция присуща как специализированным для внутренней секреции клеткам (клетки
Лейдига семенников, клетки желтого тела яичников), так и клеткам, участвующим в процессах гаметогенеза (клетки Сертоли семенников, клетки гранулезы яичников). Как семенники, так и яичники, синтезируют и мужские гормоны (андрогены), и женские половые гормоны (эстрогены), являющиеся стероидами – производными холестерина. Основные метаболические и функциональные эффекты тестостерона:
1) обеспечение процессов половой дифференцировки в эмбриогенезе; 2) развитие первичных и вторичных половых признаков; 3) формирование структур центральной нервной системы, обеспечивающих половое поведение и функции; 4) генерализованное анаболическое действие, обеспечивающее рост скелета, мускулатуру, распределение подкожного жира; 5) регуляция сперматогенеза; 6) задержка в организме азота, калия, фосфата, кальция; 7) активация синтеза РНК; 8) стимуляция эритропоэза. Основным гормоном гранулезы является эстрадиол, образуемый из предшественника тестостерона. В меньшем количестве гранулеза образует эстрон, из которого в печени и плаценте образуется эстриол. Клетки гранулезы образуют в малых количествах и прогестерон, необходимый для овуляции, но главным источником прогестерона служат клетки желтого тела, регулируемые гипофизарным лютропином.
Секреторная активность этих эндокринных клеток характеризуется выраженной цикличностью, связанной с женским половым циклом. Эстрогены необходимы для процессов половой дифференцировки в эмбриогенезе, полового созревания и развития женских половых признаков, установления женского полового цикла, роста мышцы и железистого эпителия матки, развития молочных желез. В итоге, эстрогены неразрывно связаны с реализацией полового поведения, с овогенезом, процессами оплодотворения
и имплантации яйцеклетки, развития и дифференцировки плода, нормального родового акта. Эстрогены подавляют резорбцию кости, задерживают в организме азот, воду и соли, оказывая общее анаболическое действие, хотя и более слабое, чем андрогены. Прогестерон является гормоном сохранения беременности (гестагеном), так как ослабляет готовность мускулатуры матки к сокращению. Необходим гормон в малых концентрациях и для овуляции.
Деятельность клеток, сочетающих выработку гормонов и не эндокринные функции Эндокринная функция плаценты. В плаценте образуется прогестерон, эффект которого преимущественно местный. Основная часть гормонов плаценты у человека по своим свойствам и даже строению напоминает гипофизарные гонадотропин и пролактин. В наибольших количествах при беременности плацентой продуцируется хорионический гонадотропин, оказывающий эффекты не только на процессы дифференцировки и развития плода, но и на метаболизм в организме матери. Гормон обеспечивает в организме матери задержку солей и воды, стимулирует секрецию вазопрессина, активирует механизмы иммунитета. Эндокринная функция тимуса. Тимус (вилочковая железа), как уже отмечалось, является центральным органом иммунитета, обеспечивающим продукцию специфических Т-лимфоцитов. Наряду с этим, тимоциты секретируют в кровь гормональные факторы, оказывающие не только эффекты на дифференцировку Т-клеток с обеспечением иммунокомпетентности (тимозин,
тимопоэтин), но и ряд общих регуляторных эффектов.