Физиология эндокринной системы

Физиологическая классификация гормонов. По функциональному признаку гормоны могут быть разделены на три группы (физиологическая классификация):

1) эффекторные гормоны – эти гормоны образуются в переферических железах внутренней секреции (щитовидная, паращитовидная, поджелудочная, плацента, яичники, семенники, надпочечники) и оказывают влияние непосредственно на органы и ткани (эффекторы);

2) тропные гормоны – образуются в передней доле гипофиза и оказывают влияние на переферические железы внутренней секреции.

3I) либерины (релизинг-гормоны) и статины (ингибитор-гормоны) – образуются в гипоталамусе и действуют на переднюю долю гипофиза, стимулируя (либерины) или тормозя (статины) выработку соответствующих тропных гормонов.

Тропные гормоны. Различают следующие основные тропные гормоны: а) тиреотропный гормон (ТТГ) – влияет на щитовидную железу и усиливает ее функцию; б) соматотропный гормон (СТГ) – влияет на печень, где в ответ синтезируется соматомедины, оказывающие влияние на рост органов и тканей; в)адренокортикотропный гормон (АКТГ) – влияет на корковый слой надпочечников и усиливает выработку кортикостероидов; г)гонадотропный гормон (ГТГ). К ним относятся: 1)фоликулостимулирующий гормон (ФСГ) – влияет на яичники (способствует созреванию фоликул) у женщин и на семенники (способствует созреванию сперматозоидов) у мужчин; 2)лютеинизирующий гормон (ЛГ) – способствует развитию желтого тела; д) лютеотропный гормон (ЛТГ), или пролактин – влияет на молочные железы и усиливает выработку молока;

Либерины и статины. Различают следующие либерины: 1) тиреолиберин – усиливает выработку ТТГ; 2) кортиколиберин – усиливает выработку АКТГ; 3)фолиберин – усиливает выработку ФСГ; 4) люлиберин – усиливает выработку ЛГ; 5) пролактолиберин – усиливает выработку ЛТГ; 6) соматолиберин – усиливает выработку СТГ; 7)меланолиберин – усиливает выработку меланоцит стимулирующего гормона. Различают следующие статины: 1)соматостатин – тормозит выработку СТГ; 2) пролактостатин – тормозит выработку ЛТГ; 3) меланостатин – тормозит выработку меланоцит стимулирующего гормона.

Внутриклеточный механизмы действия гормонов. Внутриклеточный механизм (действие стероидных и тиреоидных гормонов) можно представить в виде следующих последовательных процессов (рис. 39):

а) проникновение гормона (1) в цитоплазму в силу своей липофильности и малого размера;

б) соединение гормона со специфическими белками-рецепторами (глюкопротеидными комплексами), расположенными в цитоплазме с образованием гормоно-углеводно-протеидного комплекса (2);

в) распад гормоно-углеводно-протеидного комплекса на углевод (6) и гормоно-протеидный комплекс (3);

г) проникновение гормона-протеидного комплекса в ядро (5);

д) действие гормона на ядерный хроматин (6);

е) активация процесса транскрипции (индукция матричной РНК);

ж) активация (одновременно) РНК-полимеразы и синтез рибосомальной РНК – образуется дополнительное количество рибосом, которые связываются с мембранами эндоплазматического ретикулюма. Таким образом, при внутриклеточном механизме спустя 2-3 часа после воздействия гормона наблюдается усиленный синтез белка.

Рис. 40. Внутриклеточный механизмы действия гормонов

Внеклеточныймеханизмы действия гормонов. Внеклеточный механизм действия гормона. Этот механизм можно представить в виде следующих последовательно протекающих процессов (Рис. 41):

а) взаимодействие гормона и специфических рецепторов, локализованных на наружней поверхности мембраны (специфические белки) с образованием гомоно-рецепторного (гормоно-белкового - 1) комплекса;

б) активация фермента аденилатциклазы (А-за);

в) расщепление АТФ и выделение энергии;

г) синтез цАМФ (3,5 циклический аденозинмонофосфат);

д) соединение цАМФ с регуляторной частью протеинкиназы (ЦАМФ-Р);

е) освобождение каталитической части протеинкиназы (К);

з) активация процессов фосфорилирования (ф-е), которое приводит к конечному физиологическому эффекту. Например, под влиянием АКТГ клетки надпочечников продуцируют глюкокортикоиды. Существуют много разновидностей протеинкиназ, для каждого белка своя протеинкиназа. Передача сигнала от гормоно-рецепторного комплекса к протеинкиназам передается с участием специфических посредников (вторичные мессенджеры). диацилглицерин.

Рис. 41. Внеклеточный механизм действия гормона.

Гормоны эпифиза, их роль. В эпифизе, или шишковидной железе, образуются следующие гормоны: 1) мелатонин и его непосредственный предшественник 2) серотонин. Установлено, что ночью увеличивается концентрация мелатонина, что приводит к уменьшению концентрации серотонина, а днем – наоборот. Дефицит серотонина в ткани мозга является патогенетическим фактором развития депрессии. Мелатонин и серотонин обладают широким спектром действия: контролируют пигментный обмен, половые функции (тормозит выроботку гонадолиберинов в гипоталамусе, следствием чего является торможение выработки гонадтропных гормонов в передней доле гипофиза), суточные и сезонные ритмы, процессы деления и дифференцировки клеток, участвуют в формировании зрительного восприятия образов и цветоощущения, сна и бодрствования. Продуктом восстановления мелатонина является 3) адреногломерулотропин – этот гормон стимулирует секрецию альдостерона в надпочечниках и усиливает реабсорбцию ионов натрия в канальцах нефрона; 4)антикортикотропин, подавляющий секрецию альдостерона. Биохимики установили, что в эпифизе вырабатывается еще один гормон 5) антигипоталамический фактор, препятствующий достижению гипоталамусом порога своей активности и тем самым препятствует возникновению старости.

Гормоны-эффекторы гипоталамуса. В супраоптических и паравентрикулярных ядрах гипоталамуса вырабатывается гормоны-эффекторы: 1)антидиуретический гормон (АДГ), или вазопресин и 2)окситацин. Эти гормоны накпливаются в накопительных тельцах Герринга нейрогипофиза (задней доли гипофиза). Отсюда эти гормоны поступают в кровь. АДГ действует на собирательные трубки нефрона и активизирует фермент гиалуронидазу, который расщепляет гиалуроновую кислоту, что приводит к увеличению пор в собирательных трубках благодаря чему усиливается реабсорбция воды, наступает олигоурия, а при больших концентрациях АДГ может наступить анурия. С другой стороны, за счет реабсорбции воды уменьшается осмотическое давление крови, увеличивается МЦК за счет жидкой части, что приводит к уменьшению гематокрита. Так как при высоких концентрациях АДГ усиливает сокращение ГМК сосудов, что приводит к увеличению давления, поэтому АДГ еще называют вазопресином. Окситацин играет роль регулятора маточной активности и участвует в процессах лактации, усиливая выделение молока за счет активации миоэпительальных клеток. Повышение продукции окситацина происходит под влиянием импульсов, поступающих от рецепторов шейки матки, а также под влиянием раздражения механорецепторов сосков грудной железы, что имеет место при кормлении грудью. Таким образом, окситацин усиливает сокращение матки (участвует в регуляции родов) и мускулатуры альвеол молочной железы, усиливая выделение молока.

Гормоны зобной железы. Из множества биологически активных веществ (21) зобной (вилочковой) железы наиболее изучены три гормона: тимозин, тимин и Т-активин. Тимозин стимулиркет развитие лимфоцитов. Тимин действует на мышечную ткань. При этом вырабатываются антитела, которые взаимодействуют с Н-холинореактивной структурой мышц и ацетилхолин не действует на постсинаптическую мембрану, что блокирует нервно-мышечную передачу, вызывая атрофию мышц – возникает миастения, что проявляется мышечной слабостью и быстрой утомляемостью мышц, наблюдаемые при гиперфункции вилочковой железы. Т-активин обладает такими же свойствами, как тимин, но в 6-9 раз более активен.

Гормоны щитовидной и паращитовидной железы. Щитовидная железа вырабатывает в кровь тиреоидные гормоны: йодсодержащие аминокислоты тироксин и трийодтирозин, оказывающие влияние на основные функции организма – рост, развитие и обмен веществ. Под влиянием гормонов щитовидной железы изменяется рост, поглощение кислрода, различные стороны обмена веществ и активность отдельных ферментных систем. При гиперфункции щитовидной железы резко увеличивается основной обмен, превышая уровень должного основного обмена над фактическим. Механизм действия гормонов щитовидной железы связывают с его непосредственным действием на обмен веществ и энергии в митохондриях. Кроме того, тиреоидные гормоны стимулируют биосинтез белка и ДНК. Таким образом, эти гормоны на две мишени в клетке: одно на уровне ядра, другое на уровне митохондрий. При базедовой болезни (за счет гиперфункции щитовидной железы) наблюдается похудание, обильное потение, поносы, отсутствие инфильтрации кожи. Если гипофункция щитовидной железы в детском возрасте возникает задержка роста, нарушение пропорций тела, полового и умственного развития – такое патологическое состояние называется кретинизм. У взрослых гипофункция щитовидной железы приводит к патологическому состоянию – миксидема, или болезнь Шимомото. Околощитовидные железы, или паращитовидные вырабатывают два гормона: паратгормон и кальцитонин. Являясь антагонистами, они регулируют фосфорно-кальциевый обмен. Паратгормон повышает уровень кальция в крови и снижает концентрацию фосфора. Кальцитонин оказывает противоположное действие: снижает количество кальция и увеличивает накопление фосфора.

Гормоны поджелудочной железы. Эндокринная часть поджелудочной железы – представлена группами светлых клеток, расположенных среди экзокринной ткани и называемых островками Лангерганса. В настоящее время различают три типа клеток: альфа, бета и дельта. Дельта клетки составляют примерно 5% от всей массы островков Лангерганса и продуцируют соматостатин и регулируют деятельность альфа клеток. Инсулин образуются бета клетками, повышают прониаемость мембран клеток для глюкозы, а также способствует синтезу гликогена из глюкозы. Таким образом, инсулин вызывает гипогликемию (уменьшение концентрации глюкозы в крови). Глюкагон образуется альфа клетками и является антагонистом инсулина, то есть уменьшает проницаемость мембран для глюкозы и способствует распаду гликогена, что приводит к гипергликемии (увеличении концентрации глюкозы в крови). Гипергликемический эффект может быть связан стимуляцией секреции адреналина, который также усиливает распад гликогена в печени.

Гормоны надпочечников. В надпочечниках различают мозговое и корковое вещество. Мозговое вещество надпочечников (медулярная субстанция, адреналовая ткань) продуцируют дофамин, норадреналин и адреналин (катехоламины). У адреналина и норадреналина обнаружены многочисленные эффекты как у симпатической нервной системы: активации деятельности сердца, увеличения тонуса сосудов, расслабление гладких мышц бронхов и т.д. Катехоламины оказывают влияние на ССС. Адреналин эффективно влияет на углеводный обмен: вызывает гипергликемию, уменьшает содержание гликогена в печени и в скелетных мышцах. Механизм гипергликемии заключается в том, что адреналин с одной стороны ускоряет распад гликогена, а с другой – угнетает синтез. Кроме того, катехоламины снижают потребление глюкозы тканями и угнетают активность гексокиназы. Кора надпочечников – в коре надпочечников имеются три зоны: наружная – клубочковая, средняя – пучковая и внутренняя – сетчатая. В клубочковой зоне продуцируются минералокортикоиды, в пучковой – глюкокортикоиды, а в сетчатой – половые гормоны, преимущественно андрогены. Основной представитель минералокортикоидов – альдостерон, который действует на восходящий прямой каналец и усиливает реабсорбцию ионов натрия, затем через поворотнопротивоточной систему усислвает реабсорбцию воды. Среди различных глюкокортикоидов наиболее важными являются кортизол, кортизон, кортикостерон. Наиболее сильным физиологическим эффектом обладает кортизол. Глюкокортикоиды вызывают: 1) повышение содержания в крови глюкозы за счет активации глюконеогенеза; 2) активацию липолиза. Таким образом, глюкокортикоиды способствуют мобилизации энергетических ресурсов организма. Кроме того глюкокортикоиды угнетают все компоненты воспалительной реакции и резко снижают количество лимфоцитов. Глюкоокртикоиды повышают чувствительность гладких мышц сосудов к катехоламинам. Половые гормоны играют определенную роль только в детском возрасте. Эти гормоны способствуют развитию вторичных половых признаков.

Мужские половые гормоны. К мужским половым гормонам относятся Андрогены. Наиболее активным из них является тестстерон. Роль тестостеронов в эмбриональный период (с 12-й по 23-ю неделю) заключается в половой дифференцировки организма. В этот период семенники плода интенсивно секретируют тестостерон, обеспечивая половую дифференцировку гипоталамуса, а также формирование внутренних и наружных гениталий по мужскому типу, что способствует генотипическому полу формироваться в фенотипический. Физиологическая роль андрогенов в мужском организме – это стимуляция определенных этапов сперматогенеза и развития вторичных половых признкаов. Андрогены увеличивают гортань, усиливается толщина голосовых связок, что приводит к понижению голоса. Андрогены обладают мощным анаболическим эффектом, что связано со стимуляцией синтеза белка, благодаря чему развивается мускулатура. В период полового созревания анаболический эффект андрогенов приводит к усилению роста (пубертатный скачок роста). В женском организме роль андрогенов заключается в необходимости синтеза белка в органах репродуктивной системы. При действии на гипоталамус андрогены вызывают появления мужского полового поведения и развитие агрессивности, у женщин эту роль выполняют эстрогены. Максимальная продукция андрогенов половыми железами у мужчин наблюдается в возрасте 25-35 лет. У большинства мужчин высокий уровень тестостерона сохраняется до 60-70 лет, затем круто снижается и в возрасте 80 лет наблюдается очень низкий уровень тестостероа в крови. Тестостерон стимулирует эритропоэз, этим объясняется большее содержание эритроцитов у мужчин, чем у женщин.

Женские половые гормоны. К женским половым гормонам относятся 1) эстрогены – их синтез осуществляется в фоликулах яичников, специфическое действие их направлено на развитие органов женской половой сферы, они необходимы для нормального развития фолликулов, усиливают действие ФСГ на яичники. Эстрогены поддерживают жизнеспособность ооцитов. В молочных железах эстрогены вызываю пролиферацию, при этом в основном происходит рост протоков; 2) прогестерог – гормон сохранения беременности и продуцируется в желтом теле яичников, которое развивается на месте лопнувшего фоликула. Прогестерон способствует развитию желез эндометрия – железы выделяют большое количество секрета, содержащего гликоген, мукопротеиды, соли, которые служат питательной средой для зиготы до образования плаценты. Под влиянием прогестерона происходит дальнейшее развитие кровеносных сосудов эндометрия. Прогестерон оказывает противоположное действие эстрогену на миометрий: происходит расслабление мышечных волокон, что способствует их растяжению по мере прогресирования беременности, снижает возбудимость миометрия и ослабляет действие окситацина. Прогестерон стимулирует развитие альвеол молочных желез после предварительного действия эстрогенов. Прогестерон тормозит наступление лактогенеза за счет торможения выделения пролактина из гипофиза.

Эндокринная функция плаценты. Плацента обеспечивает питание зародыша и является временной эндокринной железой организма при беременности. К гормонам плаценты относятся: хорионический гонадотропин (ХГ), плацентарный лактогенный гормон (ПЛГ) и прогестерон. Максимальная секреция ХГ наблюдается на 7-12 неделе беременности, а затем снижается. Этот гормон стимулирует синтез прогестерона в желтом теле на ранних этапах беременности. ХГ обладает фоликулостимулирующей активностью, вызывая созревание фоликулов и синтез эстрогенов в них. ПЛГ усиливает синтез белка в материнском организме. Прогестерон определяют тонус гладкой мускулатуры матки, служат для сохранения беременности, обеспечивают процессы мамогенеза. При беременности количество прогестерона резко возрастает. Продукция прогестерона до 4-6 недели беременности осуществляется желтым телом, но с 5-7 недели в этот процесс активно включается плацента. На протяжении беременности секреция прогестерона возрастает в 10 раз.

Маточный менструальный цикл. Менструальный цикл обеспечивает интеграцию различных процессов, необходимых для репродуктивной функции: созревание яйцеклетки и овуляцию,периодическую подготовку эндометрия к имплантации оплодотворенной яйцеклетки. В среднем менструальный цикл продолжается 28 дней (возможны колебания от 21 дня до 32 дней). Различают яичниковый и маточный циклы. Маточный цикл состоит из 4-х фаз:

1) десквамации (продолжительность 3-5 дней);

2) регенерации (до 5-6 дня цикла);

3) пролиферации (до 14 дня) - обеспечивается эстрогенами, в эту фазу происходит утолщение слизистой оболочки эндометрия и развитие его желез;

4) секреции (от 15 до 28-го дня) – обеспечивается нарастанием концентрации прогестерона.

Яичниковый менструальный цикл. Менструальный цикл обеспечивает интеграцию различных процессов, необходимых для репродуктивной функции: созревание яйцеклетки и овуляцию,периодическую подготовку эндометрия к имплантации оплодотворенной яйцеклетки. В среднем менструальный цикл продолжается 28 дней (возможны колебания от 21 дня до 32 дней). Различают яичниковый и маточный циклы. Яичниковый цикл состоит из трех фаз:

1) фоликулярный (с 1 по 14 день цикла). В первые дни менструального цикла под влиянием ФСГ происходит созревание фоликул, что приводит к увеличению концентрации эстрогенов, максимальная концентрация которого достигает за 1 день до овуляции. На увеличение концентрации эстрогенов также влияет лютиинизирующий гормон;

2) овуляторная фаза (13-й день цикла). В середине цикла резко возрастает концентрция ЛГ, максимальная концентрация которого достигает во время овуляции. В эту фазу нарастает концентрация лютиинизирующего гормона,

3) лютеиновая фаза (с 15 по 28 день). В эту фазу преобладает концентрация прогестерона. После овуляции резко повышается концентрация прогестерона и по обратной связи подавляется секреция ФСГ и ЛГ, что препятствует созреванию нового фоликула. Происходит дегенерация желтого тела. Падает уровень эстрогенов и прогестерона.

Если ученый не может объяснить, чем он занимается, уборщице, моющей пол в его лаборатории, значит, он сам не понимает, чем он занимается

Эрнест Резерфорд