2 курс / Нормальная физиология / Общий_курс_физиологии_человека_и_животных_Том_2_Ноздрачев_А_Д_,

Рис. 6.10. Влияние пересадки половых желез на вторичные половые признаки у кур: I — петух и курица, II — кастрированные петух и курица, III — кастрированный петух с пересаженным яичником и кастрированная курица с пересаженным семенником

В период полового созревания усиливается эндокринная активность гонад у девочек и мальчиков. Под влиянием эстрагенов и гестагенов у девочек и адрогенов у мальчиков происходит развитие и созревание половых органов. Тестостерон необходим также для осуществления сперматогенеза.

Влияние на матку. У женщин половые гормоны вызывают изменения миометрия, характерные для менструального цикла. Эстрогены обусловливают пролиферативную фазу, во время которой утолщается слизистая оболочка и происходит развитие желез эндометрия. После овуляции под влиянием прогестерона железы эндометрия вступают в секреторную фазу, что создает возможность имплантации оплодотворенной яйцеклетки. В дальнейшем благодаря прогестерону поддерживается нормальное развитие плода.

Экстрагенитальные эффекты половых гормонов. Эти эффекты разнообразны. Так,

андрогены обладают анаболитическим эффектом. Они усиливают синтез белка, чем объясняется, в частности, значительное развитие мускулатуры у самцов. Для прогестерона характерен катаболический эффект. Прогестерон усиливает основной обмен, что сопровождается повышением пороговых температур потоотделения и расширением сосудов. Поэтому прогестерон повышает базальную температуру тела, т. е. температуру утром, в покое.

Во взаимодействии с другими гормонами половые стероиды влияют на рост костей. Под их действием приостанавливается рост благодаря окостенению эпифизарных хрящей. При недостаточности андрогенов гормон роста продолжает влиять на неокостеневшие эпифизы, усиливая рост, что приводит к развитию евнухоидного гигантизма.

Влияние на половое поведение. Уровнем тестостерона в значительной степени определяется агрессивное поведение самцов разных животных. Например, в популяциях

некоторых рыб (колюшка), где устанавливается социальная иерархия, у доминирующих особей выявлен наиболее высокий уровень тестостерона. Как и у других рыб, эти особи имеют преимущества при размножении. Та же ситуация наблюдается в популяциях других животных (птицы, ластоногие, копытные и др.).

Половые гормоны имеют важное значение для осуществления заботы о потомстве, которая выражается весьма разнообразно у разных животных. Так, например, постройка и охрана гнезда у многих рыб контролируется половыми стероидами. Под влиянием половых стероидов происходит также выработка ряда феромонов, в частности тех, которые необходимы при осуществлении процесса размножения.

Периоды размножения у различных животных обычно имеют сезонную цикличность. В тропиках при постоянно высокой температуре возможно многократное размножение ряда рыб. Оно возникает по мере развития и созревания последовательных порций половых клеток. Самки млекопитающих (кроме человека и других приматов) спариваются только в определенные периоды, длительностью в несколько дней. Эти периоды совпадают с изменениями в слизистой оболочке половых органов (эструс, течка). При имплантации эстрогенов в гипоталамус вне периода размножения развивается течка с характерным поведением; это четко демонстрирует роль половых стероидов. У самок приматов существует менструальный цикл, в середине которого наблюдается наибольшая половая активность.

Уровень половых гормонов в половом цикле. Уровень половых гормонов в половом цикле у позвоночных животных подвержен значительным колебаниям. В процессе развития ооцитов под влиянием гонадотропина гипофиза усиливается секреция эстрадиола, который приводит к синтезу вителлогенина. Этот белок поступает в кровь и под влиянием ГТГ включается в ооцит. Таким образом, образуется желток. После завершения накопления желтка уровень эстрадиола снижается. Гонадотропный гормон в более низких концентрациях периодически поступает в кровь. При приближении овуляции из гипофиза выводится в кровь много ГТГ, который индуцирует выработку прогестерона. Овуляция осуществляется с участием прогестерона.

Усамцов под влиянием гонадотропина повышается уровень тестостерона; этот гормон необходим при осуществлении сперматогенеза и спермиации. Уровень половых гормонов оказывает влияние на секрецию гонадотропина гипофизом и на продукцию гонадотропин- рилизинг-гормона в гипоталамусе; взаимодействия осуществляются с помощью механизма отрицательной обратной связи.

Унизших позвоночных отсутствует такое разделение функций гонадотропных гормонов, как это наблюдается для ФСГ и ЛГ у млекопитающих. У рептилий обнаружены ФСГ и ЛГ, и сфера их действия близка к тому, что происходит у млекопитающих.

Концентрация половых стероидов существенно меняется на протяжении менструального цикла у женщины. Во второй трети цикла уровень эстрогенов резко повышается, а затем падает. В конце цикла повышается уровень прогестерона (рис. 6.11).

Секреция женских половых гормонов регулируется гонадотропными гормонами гипофиза — ФСГ и ЛГ. Под влиянием ФСГ в начале менструального цикла происходит созревание первичного фолликула, увеличивается концентрация эстрадиола. Секреция эстрадиола регулируется совместным влиянием ЛГ и ФСГ. В середине цикла уровень ЛГ резко повышается, что приводит к разрыву фолликула, овуляции и превращению фолликула в желтое тело. Во время овуляции происходит также повышение уровня ФСГ. Очевидно, ФСГ принимает участие в регуляции этого процесса. Латентный период со времени пика ЛГ до овуляции составляет от 24 до 36 ч. Желтое тело под влиянием ЛГ вырабатывает прогестерон, концентрация которого резко повышается сразу же после овуляции.

Регуляция секреции ФСГ и ЛГ осуществляется рилизинг-гормоном ЛГ-РГ. Этот гормон (или ГТГ-РГ) регулирует секрецию ЛГ и ФСГ. Секреция ЛГ-РГ, как показано на обезьянах, носит эпизодический характер. Фазы усиленной секреции длительностью в

несколько минут разделены 1—1,5-часовыми интервалами; в это время секреция ЛГ-РГ незначительна. Под влиянием импульсной секреции ЛГ-РГ в преовуляторной фазе скорость секреции ФСГ нарастает, а по мере созревания фолликула увеличивается секреция эстрогена. В опытах доказана роль эстрогенов в стимуляции выведения гонадотропинов, т. е. в этот период существует положительная обратная связь.

После овуляции происходит повышение уровня прогестерона. В этот период два половых гормона — эстрадиол и прогестерон — обеспечивают механизм отрицательной обратной связи, т. е. повышение уровня этих гормонов приводит к торможению выделения ФСГ и ЛГ и, таким образом, препятствует созреванию следующего фолликула

(рис. 6.11).

Рис. 6.11. Динамика содержания гормонов и параллельные изменения в эндометрии у женщины на протяжении менструального цикла: I — фолликулярная фаза, II — овуляция, III — лютеральная фаза, IV

— регрессия желтого тела; 1 — прогестерон, 2 — эстрогены, 3 — ЛГ, 4 — ФСГ

На секрецию ЛГ-РГ существенное влияние оказывает состояние различных отделов ЦНС, прежде всего лимбической системы и преоптической области гипоталамуса. В связи с этим понятны влияния разнообразных факторов (стресс) на менструальный цикл. У многих животных осуществление различных этапов полового цикла связано с изменением продолжительности фотопериода (светового дня) и показателей температуры; эти влияния также, очевидно, осуществляются через упомянутые структуры нервной системы.

Торможение овуляции. Торможение овуляции может быть достигнуто путем введения экзогенных эстрогена и прогестерона, которые в начале цикла тормозят секрецию ЛГ-РГ

посредством отрицательной обратной связи. В результате не возникает пика ЛГ и не происходит овуляции. Этот механизм используют при применении некоторых контрацептивных средств.

Эструс. У млекопитающих, не относящихся к приматам, овуляция сопровождается изменениями во влагалище и особым половым поведением. Такое состояние называют течкой (эструсом). В это время из фолликула выделяется яйцеклетка, которая способна к оплодотворению.

У женщин кровотечение во время овуляции отсутствует. Кровотечение связано с разрушением части эндометрия матки. Оно возникает через две недели после овуляции и происходит при резком снижении уровня половых гормонов.

Основные черты гормональной регуляции беременности, родов и лактации. После оплодотворения яйцо перемещается в матку, и развивающаяся бластоциста внедряется в ее стенку (см. разд. 13.10). Для имплантации яйца необходимы прогестерон и эстрогены. После этого часть бластоцисты (трофобласт) вместе с прилегающим участком эндометрия матки образует плаценту, благодаря чему обеспечивается связь кровоснабжения матери и плода. В одной из оболочек — хорионе — вырабатываются собственные гормоны —

хорионический гонадотропин (ХГ, у обезьян и человека) и плацентарный лактогенный гормон (ПЛГ).

Хорионический гонадотропин — гликопротеин, близкий к ЛГ, его роль состоит в поддержании функциональной активности желтого тела и усилении секреции прогестерона на ранних этапах беременности. Плацентарный лактогенный гормон имеет сходное строение молекулы с СТГ. Физиологическая роль ПЛГ состоит во влиянии на процессы метаболизма при беременности.

Таким образом, важнейшей особенностью эндокринологии репродуктивной системы у плацентарных млекопитающих (включая человека) является образование плаценты, необходимой при внутриутробном развитии плода. В этом временном образовании, обеспечивающем дополнительные гомеостатические механизмы и тонус гладкой мускулатуры матки, вырабатываются собственные гормоны белковой природы — ХГ, ПЛГ и релаксин (образуется в материнской части плаценты), а также осуществляется частично синтез стероидов.

Высокий уровень прогестерона при беременности препятствует разрушению эндометрия. К концу 1-го месяца развития плода желтое тело дегенерирует. К этому времени плацента берет на себя выработку прогестерона и эстрадиола, необходимых для осуществления беременности. Плацента прекращает свое существование во время родов.

Хорионический гонадотропин поступает в жидкости организма уже с 9—12 сут. беременности. Поэтому для ее ранней диагностики используют тесты с введением мочи рыбам в преднерестном состоянии, самцам лягушки или грызунам. При наличии ХГ происходит овуляция или спермиация у этих животных.

При родах обычно происходит падение уровня прогестерона, а это увеличивает готовность матки к сокращению, возрастает уровень окситоцина. Релаксин вызывает разрыхление лонного сочленения. Важным фактором, влияющим на начало родов, является также усиление секреции глюкокортикоидов плодом в конце беременности. Глюкокортикоиды стимулируют образование эстрогена из прогестерона в плаценте, в результате чего концентрация прогестерона падает, а концентрация эстрогена повышается. Следствием этого служит выделение простагландина Е, что повышает чувствительность матки к окситоцину и стимулирует ее сокращение.

При половом созревании под влиянием эстрогенов происходит развитие молочной железы. С наступлением беременности под влиянием повышения уровня эстрогена формируются дистальные альвеолы и дольки железы. В этом процессе участвуют ряд гормонов — пролактин (у человека также ПЛГ), инсулин, тироксин, кортизол. Секреция молока начинается после родов, и его выделение стимулируется сосанием. При этом окситоцин способствует сокращению миоэпителиальных клеток в альвеолах молочной

вырабатываемые в мозговом веществе надпочечника, минералокортикоид альдостерон, синтезируемый в клубочковой зоне коры надпочечника, паратгормон, образующийся в паращитовидных железах, кальцитонин, вырабатываемый в ультимобранхиальных железах (или С-клетках щитовидной железы млекопитающих), а также гормоны поджелудочной железы — инсулин и глюкагон.

6.4.1. Симпатоадреналовая система

Основными гормонами симпатоадреналовой системы являются адреналин (эпинефрин) и норадреналин (норэпинефрин). Оба они относятся к катехоламинам. Эти гормоны вырабатываются в мозговом веществе надпочечника и в симпатических нервных окончаниях.

Вэмбриогенезе мозговое вещество надпочечника и симпатическая нервная система развиваются из одного зачатка. Секреторные клетки мозгового вещества окрашиваются красителями, содержащими соли хрома, в коричневый цвет и потому называются хромаффинными. Разные клетки различаются по окраске: темно-окрашивающиеся вырабатывают норадреналин, более светлые клетки — адреналин. Эти клетки представляют собою видоизмененные симпатические нервные клетки и иннервируются преганглионарными нервными волокнами симпатической нервной системы.

У низших позвоночных мозговое вещество в виде компактного образования отсутствует. Скопления хромаффинных клеток разбросаны по ходу магистральных кровеносных сосудов и не связаны тесно с тканью интерреналовой железы, вырабатывающей кортикостероиды. В ходе эволюции скопления хромаффинных клеток приобретают большую компактность, возрастает также степень контакта с тканью интерреналовой железы. У рептилий развивается единый орган — надпочечник (см. разд. 6.3).

Соотношение адреналина и норадреналина в продукте секреции мозгового вещества надпочечника у разных видов различно. Оно зависит также и от возраста. У человека адреналин составляет около 80 %. Нервными окончаниями выделяется преимущественно норадреналин, являющийся медиатором (см. разд. 5.2).

Всинтезе катехоламинов исходной аминокислотой является тирозин, причем норадреналин и дофамин, будучи предшественниками адреналина, одновременно выполняют и самостоятельные функции. Катехоламины обнаружены у всех позвоночных животных и у большинства беспозвоночных. Эти соединения найдены даже у простейших, что свидетельствует о древности катехоламинов и широком функциональном значении, в том числе и в механизмах регуляции.

Адреналин и норадреналин, выделяемые мозговым веществом надпочечника и окончаниями симпатических нервных волокон, плохо проникают через гематоэнцефалический барьер. Однако многие катехоламины образуются в мозгу. Синтезирующие их нейроны называются адренэргическими. Норадреналин, образующийся в головном мозгу, не поступает в системный кровоток в значительных количествах, в связи с его захватом нервными окончаниями. Норадреналин, выделяемый симпатическими нервными окончаниями, попадает в кровоток и, таким образом, обладает признаками гормона, хотя его можно назвать и медиатором. Эффекты этих гормонов сложны и многообразны, причем на одни органы-мишени адреналин и норадреналин действуют сходным образом, на другие — по-разному (см. разд. 5.2.2). Секреция катехоламинов, как и глюкокортикоидов, усиливается при различных стрессорных ситуациях.

6.4.2.Гормональная регуляция водно-солевого гомеостаза

Врегуляции водно-солевого равновесия в организме принимают участие ряд гормонов,

которые можно разделить на две основные группы: гормоны, регулирующие концентрацию ионов Na+, К+ и Н+ (альдостерон, ангиотензин и ренин), и гормоны, влияющие на равновесие кальция и фосфатов (паратгормон и кальцитонин).

Регуляция концентрации Na+ и К+. Альдостерон вырабатывается в клубочковой зоне коры надпочечников высших позвоночных. У большинства низших позвоночных альдостерон не образуется и глюкокортикоиды в значительной степени выполняют его функции (см. разд. 6.3.2). Альдостерон начинает вырабатываться в интерреналовой железе в заметных количествах с выходом позвоночных на сушу — у амфибий. Это связано с его важнейшей ролью в гомеостазе электролитов и воды в организме. Альдостерон увеличивает активный транспорт Na через клеточные мембраны. В почках этот гормон усиливает реабсорбцию Na+ в канальцах и вызывает экскрецию К+. Сходным образом альдостерон влияет на потовые, слюнные и кишечные железы. Повышение секреции альдостерона происходит при снижении содержания NaCl, усиленном потреблении калия и уменьшении объема плазмы крови. Повышение выработки альдостерона может происходить с использованием различных механизмов.

Непосредственное влияние на функцию клеток, вырабатывающих альдостерон, оказывают изменения концентрации Na+ и К+ в плазме. Регуляция секреции альдостерона опосредуется системой ренин — ангиотензин, которая обнаружена у большинства позвоночных и четко функционирует начиная с амфибий. Ренин образуется юкстагломерулярными клетками, расположенными в стенках афферентных сосудов почки. Под влиянием ренина из циркулирующего в плазме пептида ангиотензина I образуется ангиотензин II, который доставляется кровью к коре надпочечника и усиливает секрецию альдостерона. В ряде работ описано слабое регулирующее действие АКТГ на секрецию альдостерона.

Благодаря своей важной роли в поддержании концентрации Na+ и К+ в плазме и объема жидкости в организме альдостерон участвует в нескольких регуляторных цепях, обеспечивающих функции организма.

Регуляция концентрации кальция и фосфатов. Поддержание гомеостаза кальция и фосфата необходимо для нормальной жизнедеятельности организма в связи с их важнейшей ролью во многие процессах. Ионы кальция влияют на проницаемость клеточных мембран, активность ряда ферментов, необходимы в процессе оплодотворения, при синаптической передаче, определяют возбудимость нервно-мышечной системы и т. д. Фосфаты входят в состав фосфолипидов, ферментов, нуклеиновых кислот.

В отдельные периоды жизни возникают особенно большие потребности в кальции, например в период развития, при образовании и откладывании яиц у птиц, при лактации и т. д. В организме запасы кальция находятся в костях, чешуе и некоторых других органах. В регуляции содержания кальция и фосфатов принимают участие два гормона:

паратгормон и кальцитонин наряду с витамином D3.

Паратгормон образуется паращитовидными (околощитовидными) железами, которые обнаружены у всех позвоночных, начиная с амфибий. Это парные образования, тесно прилегающие к щитовидной железе (иногда с каждой стороны расположено по две отдельных железы). Паратгормон представляет собой белок с молекулярной массой 8500 Да (дальтон).

Кальцитонин образуется парными ультимобранхиальными железами, обнаруженными у всех позвоночных (кроме круглоротых). У млекопитающих ткань этой железы вкраплена в щитовидную железу и получила название С-клеток (парафолликулярные, или светлые, клетки) щитовидной железы. Кальцитонин, вырабатываемый С-клетками, не поступает в полость фолликула как тиреоидные гормоны, а выводится в кровь. Кальцитонин является белковым гормоном с молекулярной массой около 3600 Да.

Паращитовидная и ультимобранхиальная железы развиваются за счет эпителия жаберных карманов.

Паратгормон и кальцитонин — важнейшие системы регуляции содержания кальция в

крови (рис. 6.13; 6.14). Паратгормон вызывает повышение уровня Са2+ в плазме. Этот эффект достигается в результате стимуляции активности остеокластов, благодаря чему ионы кальция и фосфатов высвобождаются из кости, а также усиливается реабсорбция Са2+ в почке. Паратгормон усиливает также абсорбцию Са2+ в кишке при достаточном уровне витамина D. Удаление паратщитовидных желез и снижение кальция приводят к судорогам.

Рис. 6.13. Роль кальцитонина и паратиреоидного гормона в обмене кальция: 1 — щитовидная железа, 2

— кровеносные сосуды, 3 — кость, 4 — почка, 5 — пищеварительный тракт

Рис. 6.14. Гормоны щитовидной (1) и паращитовидной (2) желез и их функции Кальцитонин вырабатывается С-клетками щитовидной железы млекопитающих, являющихся гомологом ультимобранхиальных желез других позвоночных

Антагонистом паратгормона является кальцитонин. Он снижает уровень Са2+ в крови прежде всего вследствие торможения его выделения из костей.

Присутствующий в организме витамин D3 подвергается трансформации в печени и почках, и его активный метаболит, который можно назвать гормоном, транспортируется кровью к органам-мишеням — скелетной системе и тонкому кишечнику. Его главное действие состоит в обеспечении всасывания Са2+ и фосфатов в кишке и кальцификации кости.

Регуляция секреции гормонов. Активность паращитовидной и ультимобранхиальной желез регулируется непосредственно уровнем Са2+. При его повышении усиливается выработка кальцитонина, приводящего к снижению содержания иона. Чрезмерное снижение уровня Са2+ усиливает секрецию паратгормона клетками паращитовидной железы.

Постоянный уровень кальция особенно важен для функции возбудимых структур. Даже небольшое снижение его уровня в крови повышает возбудимость нервно-мышечной системы и приводит к тоническим сокращениям скелетной мускулатуры.

Патофизиология. Заболевания, связанные с нарушением функции эндокринных желез, регулирующих уровень кальция и фосфатов, связаны либо с их гиперфункцией, либо, напротив, с гипофункцией. Заболевание, обусловленное недостаточной продукцией паратгормона, — гипопаратиреоз — характеризуется приступами тонических судорог, которые могут развиваться в результате аутоиммунного разрушения секреторных клеток или частичного удаления паращитовидных желез. Гиперпаратиреоз возникает при развитии опухолей паращитовидных желез. В результате мобилизации фосфатов и кальция из кости повышается уровень кальция в крови; костная ткань перерождается, усиливается выделение фосфатов с мочой.