15.3. Периферические эндокринные железы
Бранхиогенная группа эндокринных желез развивается из зачатков жаберных карманов и включает щитовидную и околощитовидные железы. Из зачатков жаберных карманов развивается также тимус. Щитовидная железа и околощитовидные железы связаны не только общим источником развития, но и функционально, играя главную роль в поддержании метаболического статуса и постоянства состава внутренней среды организма. Гормоны этих желез (тироксин, кальцитонин, паратгормон) регулируют скорость основного обмена и концентрацию кальция в крови.
Щитовидная железа (glandula thyroidea) содержит два клеточных диф-ферона эндокриноцитов, развивающихся из стволовых клеток различного происхождения: Т-тироциты (фолликулярные клетки), наиболее многочисленные, вырабатывающие йодсодержащие гормоны - тироксин (Т4) и трий-одтиронин (Т3), и С-тироциты (парафолликулярные клетки), вырабатывающие гормон тирокальцитонин и ряд других пептидов.
Тироксин и трийодтиронин являются мощными стимуляторами окислительных процессов в клетках, причем трийодтиронин в 5-10 раз активнее тироксина. Эти гормоны усиливают обмен веществ, синтез белков, газообмен, обмен углеводов и жиров. Тиреоидные гормоны оказывают значительное влияние на развитие, рост и дифференцировку клеток и тканей. Они ускоряют развитие костной ткани. Особенно большое влияние гормоны щитовидной железы оказывают на гистогенез нервной ткани. При недостаточности щитовидной железы тормозится дифференци-ровка клеток и тканей головного мозга, нарушается психическое развитие человека. Тиреоидные гормоны оказывают стимулирующее действие на регенерационные процессы в тканях. Для нормальной деятельности щитовидной железы необходимо поступление йода с питьевой водой и пищей в организм. Не содержащий йода третий гормон щитовидной железы - тирокальцитонин - участвует в регуляции кальциевого и фосфорного обмена.
Развитие. Зачаток щитовидной железы возникает у зародыша человека на 3-4-й нед как выпячивание стенки глотки между I и II парами жаберных карманов, которое растет вдоль глоточной кишки в виде эпителиального тяжа. На уровне III-IV пары жаберных карманов этот тяж раздваивается, давая начало формирующимся правой и левой долям щитовидной железы. Начальный эпителиальный тяж (ductus thyreoglossus) атрофируется, и от него сохраняются только перешеек, связывающий обе доли щитовидной железы, и проксимальная часть в виде ямки (foramen coecum) в корне языка. У большинства других млекопитающих атрофируется также дистальный конец эпителиального тяжа, поэтому перешеек не развивается и обе доли щитовидной железы обособляются. Зачатки долей быстро разрастаются, образуя рыхлые сети ветвящихся эпителиальных трабекул, клетки которых дифференцируются в Т-тироциты. Последние объединяются в фолликулы, в промежутки между которыми врастает мезенхима с кровеносными сосудами и нервами. По мере развития в зачаток железы врастают также производные V пары жаберных карманов - клетки так называемых ультимобранхиаль-ных телец. Это С-тироциты, которые имеют нейроэктодермальную природу, и в закладку щитовидной железы они внедряются через ультимобранхиаль-ные зачатки.
Строение. Щитовидная железа окружена соединительнотканной капсулой, прослойки которой направляются вглубь и разделяют орган на дольки, в которых располагаются многочисленные сосуды микроциркуляторного русла и нервы. Основными структурными компонентами паренхимы железы являются фолликулы - замкнутые шаровидные или слегка вытянутые образования варьирующих размеров с полостью внутри, выстланные одним
Рис. 15.8. Щитовидная железа (по Б. В. Алешину):
1 - интрафолликулярный коллоид; 2 - микрофолликул; 3 - межфолликулярные соединительнотканные прослойки; 4 - капилляры; 5 - резорбционные вакуоли
слоем эпителиальных клеток, представленных Т-тироцитами (фолликулярными клетками), а также С-тироцитами (парафолликулярными клетками) нейрального происхождения (рис. 15.8).
В дольке железы различают фолликулярные комплексы (микродольки), которые состоят из группы фолликулов, окруженных тонкой соединительнотканной капсулой. В просвете фолликулов накапливается коллоид - секреторный продукт Т-тироцитов, представляющий собой вязкую жидкость, состоящую в основном из тироглобулина. Размер фолликулов и образующих их стенку Т-тироцитов варьирует в нормальных физиологических условиях. Их диаметр от 0,02 до 0,9 мм. В небольших формирующихся фолликулах, еще не заполненных коллоидом, эпителий однослойный призматический. По мере накопления коллоида размеры фолликулов увеличиваются, эпителий становится кубическим, а в сильно растянутых фолликулах, заполненных коллоидом, - плоским. Основная масса фолликулов в норме выстлана Т-тироцитами кубической формы. Увеличение размеров фолликулов обусловлено пролиферацией, ростом и дифферен-цировкой Т-тироцитов, сопровождаемой накоплением коллоида в полости фолликула.
Фолликулы разделяются тонкими прослойками рыхлой волокнистой соединительной ткани с многочисленными кровеносными и лимфатическими капиллярами, оплетающими фолликулы, тучными клетками и лимфоцитами (рис. 15.9).
Т-тироциты, или фолликулярные эндокриноциты (endocrinocytus follicularis), - железистые клетки, составляющие большую часть стенки фолликулов. В фолликулах Т-тироциты образуют выстилку (стенку) и располагаются в один слой на базальной мембране. При умеренной функциональной
Рис. 15.9. Микроциркуляторное русло щитовидной железы:
а - коррозионный препарат капилляров (стрелка) фолликулов щитовидной железы; б - микрофотография полутонкого среза щитовидной железы (по Н. П. Федченко). 1 - полость фолликула; 2 - Т-тироциты стенки фолликула; 3 - гемокапилляры
активности щитовидной железы (ее нормальной функции) Т-тироциты имеют кубическую форму и шаровидные ядра. Коллоид, секретируемый ими, заполняет в виде гомогенной массы просвет фолликула. На апикальной поверхности Т-тироцитов, обращенной к просвету фолликула, имеются микроворсинки. По мере усиления тиреоидной активности количество и размеры микроворсинок возрастают. Одновременно базальная поверхность Т-тироцитов, почти гладкая в период функционального покоя щитовидной железы, становится складчатой, что увеличивает соприкосновение Т-тироцитов с перифолликулярными пространствами. Соседние клетки в выстилке фолликулов тесно связаны между собой многочисленными дес-мосомами и хорошо развитыми терминальными пластинками. По мере воз-
растания тиреоидной активности на боковых поверхностях Т-тироцитов возникают пальцевидные выступы (интердигитации), входящие в соответствующие вдавления боковой поверхности соседних клеток.
В Т-тироцитах хорошо развиты органеллы, особенно участвующие в белковом синтезе.
Белковые продукты, синтезируемые Т-тироцитами, выделяются в полость фолликула, где завершается образование йодированных тирозинов и тиро-нинов (аминокислот, входящих в состав крупной и сложной молекулы тиро-глобулина). Тиреоидные гормоны могут попасть в циркуляцию лишь после высвобождения из этой молекулы (т. е. после расщепления тироглобулина). Когда потребности организма в тиреоидном гормоне возрастают и функциональная активность щитовидной железы усиливается (гиперфункция щитовидной железы), Т-тироциты фолликулов принимают призматическую форму. Интрафолликулярный коллоид при этом становится более жидким и содержит многочисленные ресорбционные вакуоли. Ослабление функциональной активности (гипофункция щитовидной железы) проявляется, наоборот, уплотнением коллоида, его застоем внутри фолликулов, диаметр и объем которых значительно увеличиваются; высота же Т-тироцитов уменьшается, они принимают уплощенную форму, а их ядра вытягиваются параллельно поверхности фолликула.
Секреторный цикл. В секреторном цикле различают основные фазы: фазу продукции и фазу выведения гормонов (рис. 15.10).
Фаза продукции включает: 1) поступление предшественников тирогло-булина (аминокислот, углеводов, ионов, воды, йодидов), приносимых из кровеносного русла в Т-тироциты; 2) синтез полипептидных цепочек тиро-глобулина в гранулярной эндоплазматической сети и их гликозилирование (соединение с нейтральными сахарами и сиаловой кислотой) с помощью фермента тиропероксидазы в комплексе Гольджи; синтез тиропероксидазы, окисляющей йодиды и обеспечивающей их соединение с тироглобулином на поверхности Т-тироцитов и образование коллоида (йодирование тиро-глобулина). При этом к нейодированному тироглобулину присоединяется сначала один атом йода, а затем и второй, в результате чего образуются моно- и дийодтиронины. Последующая их комплексация дает трийодтиро-нин и тетрайодтиронин (тироксин).
Фаза выведения включает эндоцитоз тиреоидных гормонов, связанных с тироглобулином, которые подвергаются гидролизу с помощью лизосомных протеаз. Тироглобулин расщепляется до аминокислот, а монойодтирозин, дийодтирозин, трийодтиронин (Т3) и тетрайодтиронин (Т4) освобождаются в цитоплазму. Два последних выводятся через базальную мембрану в капилляры и лимфатические капилляры, а монойодтирозин и дийодтиро-зин используются для синтеза новой молекулы тироглобулина.
Тиротропный гормон усиливает функцию щитовидной железы, стимулируя поглощение тироглобулина микроворсинками Т-тироцитов, а также его расщепление в фаголизосомах с высвобождением активных гормонов.
С-тироциты, или парафолликулярные эндокриноциты (endocrinocytus parafollicularis). Во взрослом организме парафолликулярные эндокринные
Рис. 15.10. Т-тироцит и процесс секреции (по Б. В. Алешину):
1 - капилляр; 2 - перикапиллярное пространство; 3 - базальные мембраны Т-тироцита и эндотелиоцита (стрелками показано направление транспортировки перерабатываемых веществ); 4 - гранулярная эндоплазматическая сеть; 5 - комплекс Гольджи; 6 - перемещение пузырьков секрета гликопротеида к апикальной плазмолемме; 7 - экзоцитоз в полость фолликула; 8 - поступление атомарного йода в полость фолликула и йодирование гликопротеида; 9 - микроворсинки; 10 - образование псевдоподий в процессе резорбции коллоида; 11 - фагоцитоз интра-фолликулярного коллоида; 12 - микротубулы псевдоподии; 13 - капли фагоцитированного интрафолликулярного коллоида (интрацеллюлярные капли коллоида); 14 - лизосомы; 15 - слияние коллоидной капли с лизосомой; протеолиз тирогло-булина и высвобождение тиреоидного гормона; 16 - вакуоли с продуктами протео-лиза; 17 - протеолиз интрафолликулярного коллоида на апикальной поверхности Т-тироцита и эндоцитоз (пиноцитоз) продуктов этого протеолиза; 18 - транспорт пиноцитозных пузырьков; 19 - отдача тиреоидного гормона в капилляр; 20 - митохондрии; 21 - ядро Т-тироцита; 22 - замыкающая пластинка; 23 - межклеточная щель с десмосомами; 24 - интрафолликулярный коллоид; 25 - поступление веществ из капилляра в Т-тироцит
Рис. 15.11. Парафолликулярные эндокриноциты в щитовидной железе крысы: а - микрофотография. Импрегнация нитратом серебра (по Н. П. Федченко); б - электронная микрофотография, увеличение 9000. 1 - полость фолликула щитовидной железы; 2 - парафолликулярные эндокриноциты; 3 - ядро; 4 - секреторные гранулы; 5 - митохондрии; 6 - базальная мембрана; 7 - соединительнотканная оболочка микродольки
клетки локализуются в стенке фолликулов, залегая между основаниями соседних Т-тироцитов, но не достигают своей верхушкой просвета фолликула (интраэпителиальная локализация парафолликулярных клеток). Кроме того, парафолликулярные клетки располагаются также в межфолликулярных прослойках соединительной ткани (рис. 15.11). По размерам
Рис. 15.12. Строение микродольки щитовидной железы (по Н. П. Федченко): а - схема; б - электронная микрофотография, увеличение 10 000. 1 - полость фолликула; 2 - фолликулярные эндокриноциты (Т-тироциты); 3 - пара-фолликулярные эндокриноциты (С-тироциты, кальцитониноциты); 4 - базальная мембрана 5 - гемокапилляр; 6 - соединительнотканная оболочка микродольки; 7 - артериола; 8 - лимфатический капилляр; 9 - тучная клетка
парафолликулярные клетки крупнее Т-тироцитов, имеют округлую, иногда угловатую форму. В отличие от Т-тироцитов парафолликулярные клетки не поглощают йод, но совмещают образование нейроаминов (норадреналина и серотонина) путем декарбоксилирования тирозина и 5-гидрокситриптофана (ароматических аминокислот - предшественников указанных нейроаминов) с биосинтезом белковых (олигопептидных) гормонов - кальцитонина и соматостатина.
Секреторные гранулы, густо заполняющие цитоплазму парафоллику-лярных клеток, обнаруживают сильную осмиофилию и аргирофилию. В цитоплазме парафолликулярных клеток хорошо развиты гранулярная эндоплазматическая сеть и комплекс Гольджи. Секреторные гранулы пара-фолликулярных клеток бывают двух типов. В некоторых парафоллику-лярных клетках преобладают мелкие, но сильно осмиофильные гранулы. Клетки данного типа вырабатывают кальцитонин. В парафолликулярных клетках другого типа содержатся более крупные, но слабо осмиофильные гранулы. Эти клетки продуцируют соматостатин (рис. 15.12).
Васкуляризация. Щитовидная железа обильно снабжается кровью. За единицу времени через щитовидную железу проходит приблизительно столько же крови, сколько через почки, причем интенсивность кровоснабжения значительно увеличивается при усилении функциональной активности органа.
Иннервация. В щитовидной железе много симпатических и парасимпатических нервных волокон. Стимуляция адренергических нервных волокон приводит к небольшому усилению, а парасимпатических - к угнетению функции Т-тироцитов. Основную регулирующую роль играет тиротропный гормон. Парафолликулярные клетки невосприимчивы к гормону гипофиза, но реагируют на симпатические (активирующие) и парасимпатические угнетающие импульсы.
Реактивность и регенерация. Интоксикации, травмы, аутоиммунные процессы, наследственные факторы и другое могут приводить к тиреотоксикозу или к гипотиреозу. Следует иметь в виду, что для нормального функционирования щитовидной железы необходимо достаточное поступление в организм йода. Щитовидная железа обладает высокой способностью к регенерации после травм. Источником роста тиреоидной паренхимы оказывается эпителий фолликулов. Деление Т-тироцитов приводит к увеличению площади сечения фолликула, вследствие чего в нем возникают складки, выступы и сосочки, вдающиеся в полость фолликулов (интрафолликуляр-ная регенерация).
Размножение клеток может привести также к появлению эпителиальных почек, оттесняющих базальную мембрану кнаружи, в межфолликулярное пространство. С течением времени в пролиферирующих Т-тироцитах этих скоплений возобновляется биосинтез тироглобулина, что приводит к образованию микрофолликулов. Микрофолликулы в результате продолжающегося синтеза и накопления коллоида в их полостях увеличиваются в размерах и становятся такими же, как материнские (экстрафолликулярная регенерация). Парафолликулярные клетки в фолликулогенезе участия не принимают.
Примером аутоиммунного заболевания щитовидной железы является болезнь Хашимото. Она возникает вследствие того, что тироглобулин проникает в строму щитовидной железы и, являясь антигеном, вызывает иммунную реакцию организма. При этом сильно разрастается строма железы, инфильтрируется лимфоцитами и плазмоцитами, а фолликулы щитовидной железы содержат мало коллоида и постепенно атрофируются.