15.1. Взаимосвязь нервной и эндокринной систем
Общим для нервных и эндокринных клеток является выработка гуморальных регулирующих факторов. Эндокринные клетки синтезируют гормоны и выделяют их в кровь, а нейроны синтезируют нейротрансмиттеры, или переключатели (большинство из которых является нейроаминами): норадреналин, серотонин и другие, выделяющиеся в синаптические щели. В гипоталамусе находятся секреторные нейроны, совмещающие свойства нервных и эндокринных клеток. Они обладают способностью образовывать как нейроамины, так и олигопептидные гормоны (рис. 15.1). Нейроэндокринные клетки объединяют нервную и эндокринную системы в единую нейроэндокринную систему.
В результате новых открытий было показано большое сходство в организации и функционировании структурных элементов нервной и эндокринной систем с таковыми иммунной системы. Так, клетки иммунной системы способны экспрессировать рецепторы для сигнальных молекул, опосредующих воздействия нейроэндокринной системы, а клетки последней могут экспрессировать рецепторы для медиатора иммунной системы. Таким об-
Рис. 15.1. Строение нервных, нейросекреторных и эндокринных клеток (по Б. В. Алешину):
I - холинергический нейрон с ацетилхолиновыми пузырьками в терминалях;
II - гомориположительная нейросекреторная клетка переднего гипоталамуса (пеп-тидохолинергический нейрон), продуцирующая белковые гранулы; III - адренер-гический нейрон с гранулами в терминали, содержащими белковую сердцевину, на которой аккумулируются катехоламины; IV - нейросекреторная пептидадре-нергическая клетка медиобазального гипоталамуса; V - эндокринная клетка (хро-маффинная клетка мозговой части надпочечников) с секреторными гранулами, как в адренергических нейронах (III); VI - эндокринная клетка, вырабатывающая белковые гормоны (парафолликулярные клетки щитовидной железы, энтероциты слизистой оболочки пищеварительного тракта и панкреатические островки), содержит секреторные гранулы с белковой сердцевиной. 1 - перикарион; 2 - дендриты; 3 - аксон; 4 - терминаль аксона; 5 - зоны накопления нейросекрета; 6 - синапти-ческие пузырьки; 7 - гранулы нейрогормона; 8 - структура секреторных гранул
разом, наблюдается трансформация традиционной нейроэндокринологии в нейроиммуноэндокринологию - перспективную область науки в исследовании физиологических основ деятельности мозга и понимания механизмов, лежащих в основе различных патологических процессов.
Внутри эндокринной системы существуют сложные взаимодействия между центральными и периферическими органами этой системы.
Классификация. По происхождению, гистогенезу и гистологическим признакам эндокринные органы классифицируют на три группы: бранхиогенная группа (от греч. branchia - жабры) - железы, происшедшие из глоточных карманов - аналогов жаберных щелей (щитовидная железа, околощитовидные железы); группа надпочечников (корковое и мозговое вещество надпочечников, параганглии); группа мозговых придатков (гипоталамус, гипофиз и эпифиз). Поскольку эндокринные железы составляют единую в функциональном отношении регулирующую систему, существует классификация, в которой учтены межорганные связи и иерархическая зависимость эндокринных органов.
I. Центральные звенья эндокринного комплекса желез (регулируют деятельность большинства периферических эндокринных желез):
1) гипоталамус (нейросекреторные ядра);
2) гипофиз (аденогипофиз и нейрогипофиз);
3) эпифиз.
IIa. Периферические аденогипофиззависимые эндокринные железы и эндо-криноциты:
1) щитовидная железа (тироциты);
2) надпочечники (корковое вещество);
3) гонады (яички, яичники).
IIб. Периферические аденогипофизнезависимые эндокринные железы и эндокриноциты:
1) кальцитониноциты щитовидной железы;
2) околощитовидные железы;
3) мозговое вещество надпочечников и параганглии;
4) эндокринные клетки островков поджелудочной железы (Лангерганса);
5) нейроэндокриноциты в составе неэндокринных органов, эндокрино-циты дисперсной эндокринной системы (APUD-серия клеток).
Среди органов и образований эндокринной системы с учетом их функциональных особенностей различают четыре основные группы.
I. Нейроэндокринные трансдукторы (переключатели), выделяющие нейро-трансмиттеры (посредники) - либерины (стимуляторы) и статины (тормозящие факторы).
Нейрогемальные образования (медиальное возвышение гипоталамуса), задняя доля гипофиза, которые не вырабатывают собственных гормонов, но накапливают гормоны, продуцируемые в нейросекреторных ядрах гипоталамуса.
III. Центральный орган регуляции эндокринных желез и неэндокринных функций - аденогипофиз, осуществляющий регуляцию с помощью вырабатываемых в нем специфических тропных гормонов.
IV. Периферические эндокринные железы и структуры (аденогипофиззависимые и аденогипофизнезависимые).
Как в любой системе, центральные и периферические ее звенья имеют прямые и обратные связи. Гормоны, вырабатываемые в периферических эндокринных образованиях, могут оказывать регулирующее влияние на деятельность центральных звеньев.
Одной из особенностей строения эндокринных органов является обилие в них сосудов, особенно гемокапилляров синусоидного типа и лимфатических капилляров, в которые поступают секретируемые гормоны.
15.2. ЦЕНТРАЛЬНЫЕ ОРГАНЫ ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ
15.2.1. Гипоталамус
Гипоталамус (hypothalamus) является высшим нервным центром регуляции эндокринных функций. Он контролирует и интегрирует все висцеральные функции организма и объединяет эндокринные механизмы регуляции с нервными, будучи мозговым центром симпатического и парасимпатического отделов автономной нервной системы. Субстратом объединения нервной и эндокринной систем являются нейросекреторные клетки, которые у высших позвоночных и человека располагаются в нейросекреторных ядрах гипоталамуса.
Нейроэндокринные трансдукторы (переключатели) и нейрогемальные образования. Медиальное возвышение (eminentia medialis) является нейрогемальным органом гипоталамо-аденогипофизарной системы. Оно образовано эпендимой, отдельные глиальные клетки которой дифференцируются в танициты (tanicyti), отличающиеся разветвленными отростками, контактирующими с клубочками первичной капиллярной сети портальной системы гипоталамо-гипофизарного кровообращения. В гипоталамо-аденогипофизарной системе аккумулируются аденогипофизотропные нейрогормоны - нейротранс-миттеры (либерины и статины), вырабатываемые в мелкоклеточных ядрах среднего и заднего отделов гипоталамуса, которые затем поступают в портальную систему гипофиза. В гипоталамо-нейрогипофизарной системе аналогичным нейрогемальным органом оказывается нейрогипофиз (задняя доля гипофиза), где аккумулируются нонапептидные нейрогормоны (вазопрес-син - антидиуретический гормон и окситоцин), вырабатываемые в крупноклеточных ядрах переднего отдела гипоталамуса, в дальнейшем выделяемые в кровь.
Секреторные нейроны (neuronum secretorium) расположены в ядрах серого вещества гипоталамуса. Строение секреторных нейронов описано в главе 10. Нервные ядра (свыше 30 пар) группируются в его переднем, среднем (медиобазальном и туберальном) и заднем отделах.
В переднем гипоталамусе располагаются парные супраоптические (nuclei supraoptici) и паравентрикулярные (nuclei paraventriculares) ядра. Супраоптические
ядра образованы крупными холинергическими (пептидохолинергическими) нейросекреторными клетками, содержащими как в перикарионах, так и в отростках секреторные гранулы. Аксоны этих клеток проходят через медиальную эминенцию и гипофизарную ножку в заднюю долю гипофиза, где заканчиваются на кровеносных капиллярах утолщенными терминалями. Паравентрикулярные ядра построены более сложно.
Их центральная крупноклеточная часть образована такими же крупными холинергическими нейросекреторными клетками, как в супраоптическом ядре, и их аксонами, идущими в заднюю долю гипофиза. В обоих указанных ядрах крупные нейросекреторные клетки продуцируют белковые (нонапептидные) нейрогормоны - вазопрессин, или антидиуретический гормон (АДГ), и окситоцин. У человека выработка антидиуретического гормона совершается преимущественно в супраоптическом ядре, тогда как продукция окситоцина преобладает в крупноклеточной части паравентри-кулярных ядер.
Периферическая же часть паравентрикулярного ядра состоит из мелких адренергических нейросекреторных клеток. Аксоны этих клеток направляются в медиальную эминенцию.
В мелкоклеточных ядрах среднего (медиобазального и туберального) гипоталамуса их мелкие адренергические (пептидоадренергические) нейро-секреторные клетки вырабатывают аденогипофизотропные нейрогормоны - рилизинг-гормоны, или факторы (от англ. release - освобождать), с помощью которых гипоталамус контролирует деятельность аденогипофиза. Эти нейро-гормоны по своей природе являются низкомолекулярными олигопептидами и разделяются налиберины, стимулирующие выделение и, вероятно, продукцию гормонов передней и средней долей гипофиза, и статины,угнетающие функции аденогипофиза. Среди либеринов различают: соматотропин-рилизинг-фактор - соматолиберин; тиреотропин-рилизинг-фактор - тиролиберин; АКТГ-рилизинг-фактор - кортиколиберин; рилизинг-фактор фолликулости-
Рис. 15.2. Гипоталамо-гипофизарная система и действие тропных гормонов на органы-мишени (по Б. В. Алешину):
1 - зрительная хиазма; 2 - медиальная эминенция с первичной капиллярной сетью; 3 - полость III желудочка, проекция некоторых гипоталамических ядер на стенку III желудочка; 4 - супраоптическое ядро; 5 - переднее гипоталамическое ядро (преоптическая зона гипоталамуса); 6 - паравентрикулярное ядро; 7 - аркуатно-вентромедиальный комплекс медиобазального гипоталамуса; 8 - таламус; 9 - ней-росекреторные пептидно-адренергические клетки медиобазального гипоталамуса, секретирующие аденогипофизарные гормоны в первичную капиллярную сеть медиальной эминенции (2); 10 - адренергические нейроны медиобазального гипоталамуса, дающие начало нисходящим эфферентным нервным путям (парагипофизарная передача гипоталамических импульсов регулируемым эффекторам); 11 - воронка III желудочка и гипофизарная ножка; 12 - задняя доля гипофиза; 13 - нейросекре-торное тельце Херринга (окончание аксонов нейросекреторных клеток переднего гипоталамуса; 14 - средняя доля гипофиза; 15 - гипофизарная щель; 16 - передняя доля гипофиза с вторичной капиллярной сетью; 17 - портальная (воротная) вена; 18 - туберальная часть аденогипофиза.
Аденогипофизарные гормоны и места их приложения: СТГ - стимулирует рост организма в целом и его отдельных органов (в том числе рост скелета); АКТГ - стимулирует пучковую и сетчатую зоны коры надпочечников; ЛГ - стимулирует овуляцию, образование желтого тела и продукцию последним прогестерона, стимулирует продукцию тестостерона в семеннике; ФСГ - активирует рост фолликулов и выработку ими эстрогенов в яичнике, стимулирует сперматогенез в семеннике; ТТГ - активирует продукцию и секрецию тиреоидного гормона щитовидной железы; ЛТГ - активирует выработку молока в молочных железах. Гормоны, содержащиеся в задней доле гипофиза: окситоцин (Окс) - вызывает сокращение матки и отдачу молока молочными железами; АДГ - стимулирует обратную реабсорбцию воды из первичной мочи в почках (уменьшает диурез) и одновременно повышает артериальное давление; эстрогены яичника (Э) - стимулируют развитие матки и молочных желез
мулирующего гормона - фоллиберин; рилизинг-фактор лютеинизирующего гормона - люлиберин; пролактин-рилизинг-фактор - пролактолиберин; рилизинг-фактор меланоцитостимулирующего гормона - меланолиберин. Среди статинов выделяют: соматотропин-ингибирующий фактор - сомато-статин; пролактинингибирующий фактор - пролактостатин; ингибирующий фактор меланоцитостимулирующего гормона - меланостатин. Важнейшие ядра среднего гипоталамуса локализуются в сером бугре (tuber cinereum) - аркуатное или инфундибулярное (nucl. arcuatus seu infundibularis),дугообразно охватывающее гипофизарную ножку, вентромедиальное (nucl. ventromedialis) и дорсомедиальное (nucl. dorsomedialis). Основным местом выработки гипотала-мических либеринов и статинов оказываются аркуатные и вентромедиальные ядра, а также мелкие пептидоадренергические клетки мелкоклеточной части паравентрикулярного ядра и аналогичные клетки в сером перивентрикуляр-ном веществе, в преоптической зоне гипоталамуса и в супрахиазматическом ядре.
Аксоны мелких пептидоадренергических клеток, равно как и сопровождающих их адренергических нейронов обычного типа, направляются в медиальную эминенцию в составе тубероинфундибулярного дофаминер-гического пучка, берущего начало от дофаминергических нейронов тубе-ральных ядер (рис. 15.2).
Регуляция гипоталамусом периферических эндокринных желез
Влияние гипоталамуса на периферические эндокринные железы осуществляется преимущественно гуморально через секрецию рилизинг-факторов, которые попадают в переднюю долю гипофиза. Такой способ передачи называетсятрансаденогипофизарным. Кроме того, гипоталамус посылает свои эфферентные импульсы к регулируемым эффекторам прямо по симпатическим или парасимпатическим нервам последних, без опосредования гипофизом, т. е.парагипофизарно.
Парагипофизарная регуляция эндокринных эффекторов может проявляться способностью эндокринных образований непосредственно реагировать (по принципу отрицательной обратной связи) на собственные гормоны, или иммунологические агенты, поступившие в циркуляцию, или на величину эффекта, вызванного ими в организме.
Функции гипоталамуса находятся под контролем головного мозга. В его разных частях находятся нейроэндокринные клетки, которые вырабатывают нейропептиды (более 50). Среди них, например, энкефалин, является интернейрональным медиатором, под воздействием которого по цепочке нейронов происходит выработка нейроаминов - серотонина и норадрена-лина нейронами лимбической системы и норадреналина нейронами ретикулярной формации. Нейроамины влияют на секрецию гипоталамических нейрогормонов. Действие последних стимулирует или тормозит активность аденоцитов гипофиза. Так возникает тесная функциональная связь нервной и эндокринной систем, обеспечивающая контроль, интеграцию и реактивность живых систем.