ВНУТРЕННЯЯ СЕКРЕЦИЯ - АНАТОМИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ

Общее представление о железах внутренней секреции

Изучением эндокринной системы занимается эндокринология — наука о гуморальной регуляции функций организма, ее общих принципах и закономерностях.

В организме существует два типа желез — экзокринные и эндокринные.

Экзокринные железы (железы желудочно-кишечного тракта, потовые железы и др.) выделяют секрет через имеющиеся в них выводные протоки в полость тела или на его поверхность (внешняя секреция).

Эндокринные железы не имеют выводного протока и выделяют секрет непосредственно в кровь и лимфу (внутренняя секреция) (рис. 5.52). Секреты, вырабатываемые в железах внутренней секреции (ЖВС), называют гормонами. Гормоны, образуясь в клетках железы, поступают непосредственно в кровь сосудов, снабжающих железы, разносятся ею по организму, усиливая или ослабляя при этом деятельность разнообразных органов.

Рис. 5.52. Расположение желез внутренней секреции; 1 — гипофиз; 2 — околощитовидные железы; 3 — зобная железа; 4 — поджелудочная железа; 5 — половые железы; 6 — надпочечники; 7 — щитовидная железа; 8 — эпифиз

Гормон — это вещество, выделяемое клетками в одной части тела и переходящее в какую-нибудь другую его часть, где оно действует в очень малой концентрации, регулируя рост или активность клеток. Таким образом, “гормон” — это не химическое понятие, так как этот термин не относится к какому- либо определенному классу химических соединений, а скорее, физиологическое понятие. Считается, что вещество может называться истинным гормоном, если оно обладает рядом присущих ему свойств.

1. Специфичность. Определенный гормон отличается от других гормонов тремя параметрами: строго определенным своеобразием химической структуры, местом его образования (определенные клетки, определенные железы) и выполняемой функцией.

2. Высокая биологическая активность. Гормоны оказывают свое действие в чрезвычайно низких концентрациях. Они действуют в основном на процессы, происходящие в клетках, в их цитоплазматических структурах и неактивны в межклеточной среде.

3. Секретируемость железой. Казалось бы, этот признак не требует пояснений. Вместе с тем следует отметить, что ряд специфических биологически активных веществ может образовываться в эндокринной железе в качестве промежуточных продуктов биосинтеза гормонов или их катаболитов, но при этом не секретироваться в кровь в обычных условиях.

4. Дистантность действия. Отдаленность места действия гормонов от места их образования позволяет отличить истинные гормоны от местных, или тканевых, гормонов (гормоноидов).

Таким образом, перечисленные свойства гормонов позволяют охарактеризовать их как особый класс биоорганических соединений системного действия.

К железам внутренней секреции относят: гипофиз, щитовидную, паращитовидную железы, надпочечники, эпифиз, вилочковую железу. Кроме желез внешней и внутренней секреции существуют железы смешанной секреции — половые и поджелудочная.

Гормоны играют ведущую роль в гуморальной регуляции функций организма. По химической природе гормоны делят на три группы: полипептиды и белки (инсулин); аминокислоты и их производные (тироксин, адреналин); стероиды (половые гормоны). Гормоны циркулируют в крови в свободном состоянии и в виде соединений с белками. Связанные с белками гормоны, как правило, переходят в неактивную форму.

Гипофиз

Размеры железы небольшие — от 1 до 1,5 см в разных плоскостях. Гипофиз лежит в углублении костного выступа на верхней стороне клиновидной кости, который назвали “турецким седлом” за его форму. Гипофиз целиком “сидит” в седле, благодаря чему защищен костными стенками спереди, снизу и сзади. Надежность защиты гипофиза соответствует его значению для организма. Анатомически гипофиз связан ножкой с дном третьего мозгового желудочка промежуточного мозга и имеет здесь тесный контакт с гипоталамусом.

Гипофиз содержит три доли — переднюю, промежуточную и заднюю. Переднюю и промежуточную доли объединяют под названием аденогипофиза, а заднюю долю называют нейрогипофизом.

Передняя доля гипофиза — полиморфная эндокринная железа, состоящая из функционально и структурно различных клеток, выполняющих роль специфических регуляторов других (периферических) эндокринных желез. Это так называемые тропные гормоны. Принято считать, что в передней доле гипофиза образуется семь различных гормонов.

1. Гормон роста (ГР), который называют соматотропным (СТР), — регулирует рост. Гиперфункция в детском возрасте приводит к гигантизму, у взрослого человека возникает акромегалия (увеличение размеров носа, нижней челюсти, кистей рук и стоп ног). При гипофункции в детском возрасте происходит задержка роста — карликовость. Гипофизарные карлики характеризуются правильными пропорциями тела и нормальным развитием психики. При гипофункции у взрослых происходят изменения обмена веществ: либо сдвиг к ожирению, либо к общему похуданию.

2. Тиреотропный гормон (ТТГ) — воздействует на рост и функцию щитовидной железы.

3. Адренокортикотропный гормон (АКТГ), называемый также кортикотропином, оказывает воздействие на кору надпочечников, усиливая синтез ее гормонов.

4. Фолликулостимулирующий гормон — способствует росту фолликула яичника.

5. Лютеинизирующий гормон — усиливает образование половых гормонов и рост половых клеток.

6. Лютеотропный гормон — способствует образованию желтого тела и синтезу прогестерона.

7. Лактогенный гормон (пролактин) — стимулирует выработку молока молочными железами.

Последние четыре гормона относят к гонадотропным.

Промежуточная доля гипофиза у человека развита очень слабо. Так же как у некоторых видов позвоночных (рыб, амфибий), клетки промежуточной доли образуют меланоцитостимулирующий гормон (интермидин), который стимулирует образование пигмента меланина и его внутриклеточную миграцию в меланоциты. Также интермидин восстанавливает цвет кожи, лишенной пигментации.

Задняя доля гипофиза, или нейрогипофиз, выделяет два мейрогормона, местом образования которых являются нейросекреторные клетки.

1. Антидиуреттеский гормон (АДГ) — вазопрессин, регулирует содержание воды в организме и обмен жидкости в кровеносных сосудах. При обеднении организма водой (повышение осмотического давления крови) секреция этого гормона увеличивается. Основное действие АДГ связано с канальцами почек, в которых усиливается реабсорбция воды. Вследствие этого диурез уменьшается. Гипофункция приводит к несахарному мочеизнурению. Выделяется большое количество мочи, не содержащей сахара, и возникает сильная жажда.

2. Окситоцин — способствует сокращению гладкой мускулатуры матки в конце беременности и отделению молока во время лактации.

Гипоталамус и его связь с гипофизом

Гипоталамус — это подбугорный отдел промежуточного мозга, являющийся одновременно нервным образованием и эндокринным органом. Эта область, расположенная сразу над гипофизом и несколько сзади, осуществляет трансформацию нервных импульсов в эндокринный процесс. Нейроэндокринные клетки гипоталамуса вырабатывают вазопрессин, окситоцин и резилинг-факторы. Одни из резилинг-факторов играют стимулирующую гипофизарную роль (либерины), другие — ингибиторную (статины). Попадая по аксонам нейросекреторных клеток из гипоталамуса в заднюю долю гипофиза, резилинг-факторы проникают в кровь и с ее током достигают передней доли, где принимают участие в известных регуляторных функциях.

Таким образом, гипоталамус — место непосредственного взаимодействия нервной и эндокринной систем и верховный орган гормональной регуляции ряда эндокринных функций. Гипоталамус и гипофиз образуют единый структурно-функциональный комплекс.

Эпифиз (шишковидная железа)

Эпифиз — это конусообразная железа длиной 0,5 — 1 см, напоминающая по форме еловую шишку. Эпифиз развивается из задних отделов крыши третьего желудочка и остается связанным с ним, выступая кзади так, что оказывается расположенным дорзальнее среднего мозга. Эпифиз секретирует в кровь два гормона: мелатонин и серотонин. В дневные часы синтезируется серотонин, а в ночное время — мелатонин.

Роль мелатонина состоит в сдерживании развития репродуктивной системы до достижения определенного возраста, так как этот гормон угнетает секрецию гонадотропных гормонов гипофиза. Действуя на гипофиз, мелатонин проходит несколько стадий превращений до активной формы. Одна из этих стадий — стадия превращения в серотонин. После удаления эпифиза наступает преждевременное половое созревание.

Щитовидная железа

Щитовидная железа расположена на шее впереди гортани. Ее масса составляет 30 — 40 г. В ней различают две доли и перешеек. Железа покрыта двумя капсулами: наружной и внутренней. Внутренняя образует в ткани железы перегородки, содержащие в своей толще сосуды и нервы. Перегородки не соединены друг с другом и не изолируют целиком одну дольку от другой, поэтому щитовидная железа псевдодольчатая. В дольках щитовидной железы человека насчитывается около 30 млн. фолликулов. Фолликул является морфофункциональной единицей щитовидной железы. В фолликулярных клетках железы образуются три гормона: тироксин, трийодтиронин и кальцитонин. Основными функциями этих гормонов являются: стимуляция окислительных процессов в клетках, регуляция водного, белкового, жирового, углеводного и минерального обменов, роста и развития организма. Они оказывают действие на функции центральной нервной системы.

При гипофункции, проявляющейся в детском возрасте, возникает кретинизм (задержка роста, психического и полового развития). У взрослых организмов развиваются слизистые отеки тканей. Соединительная ткань утолщена и уплотнена, наблюдаются некоторая степень ожирения и склонность к облысению. Речь у таких больных замедлена, мыслительная активность снижена.

При гиперфункции возникает базедова болезнь (тиреотоксикоз). Характеризуется увеличением массы щитовидной железы (проявляется припухлостью на шее — зобом), пучеглазием, учащенным сердцебиением, раздражительностью, бессонницей, потливостью, повышением основного обмена и температуры тела, увеличением содержания йода в крови. Больные потребляют большое количество пищи, но в то же

время быстро худеют. Все эти явления выражены в разной степени в зависимости от стадии заболевания. Считают, что причина заболевания связана в основном с психическими травмами. При тяжелой форме заболевания прибегают к частичному или полному удалению щитовидной железы. При образовании паренхиматозного (эндемического) зоба пища с низким содержанием йода не обеспечивает необходимого количества этого элемента для синтеза гормонов щитовидной железы, поэтому содержание их в крови снижается. Передняя доля гипофиза начинает усиленно выделять ТТГ (тиреотропный гормон). Он стимулирует секреторную активность и рост фолликулярных клеток. Происходит увеличение клеток паренхимы железы, но содержимое их становится разжиженным, и они теряют активность.

Околощитовидная железа

У человека имеются четыре околощитовидные железы, две из которых располагаются на задней поверхности щитовидной железы и две — у нижнего ее полюса, а иногда в самой ткани. Общая масса четырех околощитовидных желез составляет всего около 100 мг, а их наибольший диаметр — около 0,5 см.

Эти железы вырабатывают паратиреоидный гормон (ПТГ) — паратгормон, который оказывает прямое действие на повышение концентрации кальция и фосфора в крови. Если у животного удалить околощитовидные железы, то возникающие приступы судорог всей скелетной мускулатуры (тетания) приводят к смерти. Непосредственной причиной смерти является расстройство дыхания вследствие судорог дыхательных мышц. Тетания развивается в результате понижения содержания кальция в крови и в спинномозговой жидкости. Это подтверждается тем, что введение солей кальция животным с удаленными околощитовидными железами предупреждает развитие тетании. ПТГ вызывает быстрый выход кальция из костного вещества, воздействуя на остеокласты, которые оказывают литическое действие на прилежащее к ним межклеточное вещество. Предполагается, что высвобождаемый таким образом кальций поступает по костным канальцам в кровеносные капилляры, что и ведет к повышению концентрации кальция в крови. Кроме того, паратгормон усиливает всасывание кальция в кишечнике и реабсорбцию его в почечных канальцах. Все это обусловливает повышенное содержание кальция в крови.

У человека при гипофункции околощитовидных желез содержание кальция в крови падает и одновременно увеличивается содержание в ней фосфатов. Вследствие этого резко повышается возбудимость центральной нервной системы, а у детей, кроме того, нарушается рост костей, зубов и волос. С лечебной целью в таких случаях применяют препараты из этих же желез.

Тимус (вилочковая железа)

Вилочковая, или зобная, железа помещается за грудиной. Вверху она примыкает к трахее, внизу — к аорте. Железа состоит из двух асимметричных частей — правой и левой долей, плотно прилегающих друг к другу и соединенных рыхлой соединительной тканью. Сверху железа покрыта соединительной капсулой. Проникающие внутрь железы соединительно-тканные тяжи делят ее на дольки. Каждая долька состоит из коркового слоя и мозгового вещества. Мозговая часть дольки содержит значительно меньше лимфоцитов, чем корковая, и преимущественно состоит из эпителиальных клеточных элементов различной формы и величины. Основную массу клеток вилочковой железы представляют лимфоциты, которые составляют 90% всей клеточной популяции. Гормональную функцию несут эпителиальные клетки мозгового и коркового слоев, причем во многих местах они формируют так называемые тельца Гассаля — очаги кистозной дегенерации с эндокринной активностью.

Существует определенная взаимосвязь между деятельностью железы и возрастом. Абсолютная масса железы у новорожденных составляет 13 г. Наибольшей массы (25 — 37 г) железа достигает в период роста — от 6 до 16 лет. Впоследствии она уменьшается в массе и у взрослых ее значительная часть замещается жировой тканью. Полагают, что до периода полового созревания зобная железа усиленно функционирует и подавляет функцию половых желез. С наступлением половой зрелости ее масса уменьшается и действие ослабляется.

Вилочковая железа вырабатывает следующие гормоны:

1. Лимфоцитстимулирующий гормон (ЛСГ) — стимулирует лимфопоэз и развитие лимфоидной ткани. У облученных людей восстанавливает клеточную иммунную реактивность. Предотвращает развитие синдрома истощения (отставание в росте по сравнению со сверстниками, малоподвижность и т. д.).

2. Тимозин — предотвращает синдром истощения, стимулирует реакции клеточного иммунитета, обладает противоопухолевым эффектом.

3. Тимин — ингибирует (блокирует) передачу в нервно-мышечных синапсах и является стимулятором иммунных процессов.

4. Тимостерин — стимулирует продукцию антител, обладает противоопухолевым действием.

5. Гипокальциемический фактор — сходен с кальцитонином паращитовидной и щитовидной желез, т. е. понижает уровень кальция и фосфата в костной ткани и вызывает соответствующее изменение их уровня в сыворотке крови.

Патологические повреждения вилочковой железы встречаются как самостоятельные и как сопутствующие заболевания, и их можно подразделить на две группы:

а) врожденные, являющиеся последствием эмбрионального или постэмбрионального повреждения костного мозга, продуцирующего стволовые клетки. Вследствие этого в вилочковой железе затруднена нормальная дифференцировка стволовых клеток в иммунокомпетентные Т-лимфоциты, что ведет к угнетению синтеза антител и иммунных реакций клеточного типа. Эти состояния наблюдаются у новорожденных и обычно заканчиваются смертью до конца 1-го года жизни;

б) вторичные иммунодефицитные состояния, развивающиеся при ряде заболеваний и отражающиеся на состоянии иммунной системы. К таковым относятся опухолевые и ряд вирусных заболеваний (например, поражение лимфоидной системы вирусом СПИДа).

Надпочечники

Это парные уплощенные образования желтого цвета, лежащие, как это и следует из их названия, в непосредственной близости от верхнего полюса почек. Длина каждой из этих желез около 6 см, ширина 3 — 4 см, толщина немного меньше 1 см. Каждый надпочечник состоит из коркового и мозгового вещества.

Кора надпочечников вырабатывает следующие гормоны.

1. Глюкокортикоиды (гидрокортизон, кортизон и кортикостерон). Из коры надпочечников выделены многочисленные кортикостероиды (производные холестерина), но только некоторые из них активны. Глюкокортикоиды стимулируют синтез белков-ферментов, которые осуществляют следующие воздействия на организм:

а) влияют на белковый и углеводный обмен;

б) подавляют образование клеток-киллеров и изменяют иммунный ответ;

в) замедляют рост и формирование различных видов соединительной ткани (костной, хрящевой и т. д.);

г) подавляют аллергические и воспалительные реакции.

2. Минералокортикоиды, наибольшей активностью среди которых обладает альдостерон, который участвует в поддержании баланса натрия и калия в организме, усиливая реабсорбцию натрия в почечных канальцах. Отсюда роль альдостерона состоит в сохранении в организме натрия.

Недостаток минералокортикоидов ведет к уменьшению реабсорбции натрия и хлора. Организм при этом теряет большое количество натрия, что несовместимо с жизнью. Только введение минералокортикоидов в этом случае поможет избежать летального исхода.

3. Половые гормоны являются слабыми андрогенами и эстрогенами, которые образуются у взрослого человека в небольшом количестве и контролируют развитие вторичных половых признаков. Соответственно в организме мужчин образуются женские (эстрогены), а в организме женщин мужские (андрогены) половые гормоны.

Мозговое вещество надпочечников секретирует следующие гормоны.

1. Адреналин усиливает и учащает сокращение сердца, повышает возбудимость сердечной мышцы, при этом он расширяет сосуды сердца и мозга, а также вызывает расширение сосудов работающих мышц. Под его воздействием сокращаются гладкие мышцы желчных и мочевыводящих путей, матки и влагалища, и мышца, расширяющая зрачок; ослабляется моторная функция желудка и кишечника, расслабляются мышцы мочевого и желчного пузыря, бронхов и бронхиол. Поэтому этот гормон используют при лечении больных бронхиальной астмой. Адреналин вызывает сужение сосудов (артериол) брюшных органов и кожи (кроме кожи лица). Он усиливает расщепление гликогена в печени и в мышцах до глюкозы и дальнейшее его окисление. Под влиянием адреналина повышается возбудимость рецепторов сетчатки глаза, слухового и вестибулярного аппаратов, а также ЦНС. Таким образом, адреналин может вызвать экстренное изменение состояния организма, направленное на повышение работоспособности.

2. Норадреналин отличается от адреналина отсутствием одной метальной группы, поэтому норадреналин непосредственно предшествует образованию самого адреналина. Адреналин и норадреналин сходны по своим свойствам и физиологическому влиянию, но пороги их действия различны. Так, норадреналин вызывает сужение всех кровеносных сосудов.

Образование адреналина и норадреналина в мозговом слое надпочечников регулируется симпатической нервной системой. Возбуждение симпатических нервов, проходящих в чревном нерве, или раздражение определенных зон гипоталамуса усиливает образование этих гормонов. Во время сильных эмоций (гнев, спортивные напряжения, сильная радость) поступление адреналина в кровь увеличивается. Страх вызывает преимущественный выброс норадреналина. Это свидетельствует о том, что центры высших отделов мозга оказывают влияние на продукцию этих гормонов.

Поджелудочная железа

Поджелудочная железа относится к железам смешанной секреции. В ней наряду с образованием пищеварительного сока, содержащего пищеварительные ферменты (внешняя секреция), вырабатываются гормоны, поступающие непосредственно в кровь (внутренняя секреция).

Гормоны поджелудочной железы образуются в особых группах клеток, называемых островками Лангерганса. Поджелудочная железа вырабатывает следующие гормоны.

1. Инсулин — по химической природе является белком. При введении инсулина в организм происходит усиленный переход глюкозы из плазмы крови в клетки печени, скелетной мускулатуры, сердечной мышцы и др. Это происходит из-за того, что инсулин увеличивает проницаемость мембраны клеток для глюкозы, а в меньшей степени и для аминокислот, что способствует синтезу белка. В клетках из глюкозы синтезируется гликоген. Инсулин также увеличивает поступление глюкозы в жировые клетки, где из нее образуются жиры. Таким образом, он способствует использованию глюкозы в качестве энергетического, пластического и запасного материала. Недостаточное количество инсулина ведет к нарушению углеводного, белкового и жирового обмена. Это заболевание называется сахарным диабетом. При этом заболевании повышается количество сахара в крови (гипергликемия), достигая 200 — 300 — 400 мг% (0,2 — 0,4%) вместо 80 — 120 мг% (0,08 — 0,12%) в норме. Понижается способность тканей использовать поступающую в организм глюкозу и откладывать ее в клетках печени и мышц в виде гликогена. Глюкоза из крови переходит в мочу и выводится с ней из организма, что называется глюкозурией. Это происходит потому, что в почечных канальцах понижается реабсорбция глюкозы из пер-

винной мочи. Выделение сахара сопровождается возрастанием диуреза (полиурия) до 4 — 5 л в сутки. При диабете в связи с нарушением углеводного обмена резко увеличивается расходование белков и жиров в качестве источников энергии. Но так как нормальный ход обмена веществ нарушается, то накапливаются продукты неполного окисления жиров, к которым относятся кетоновые тела — оксимасляная и ацетоуксусная кислоты. Значительная часть белков, поступающих в организм, превращается в углеводы, что сопровождается образованием большого количества промежуточных кислых продуктов. При этом идут изменения реакции крови в кислую сторону, возникает ацидоз. Все эти явления ведут к отравлению организма. При тяжелых формах диабета возможен смертельный исход. Тяжелое состояние организма облегчают путем внутривенного введения глюкозы.

2. Глюкагон. Этот гормон поджелудочной железы действует противоположно инсулину: а) усиливает расщепление гликогена в печени; б) повышает уровень сахара в крови; в) стимулирует расщепление жира в жировой ткани.

Секреция инсулина и глюкагона находится под влиянием автономной нервной системы. Раздражение блуждающего нерва стимулирует образование инсулина, а раздражение симпатических нервов тормозит его. Повышение количества глюкозы в крови во время пищеварения, при физической нагрузке приводит к возрастанию секреции инсулина. Наоборот, понижение концентрации глюкозы в крови тормозит секрецию инсулина, но повышает образование и выделение глюкагона. Такие механизмы обеспечивают постоянный уровень сахара в крови.

3. Липокаин — стимулирует образование лецитина и окисление жирных кислот в печени, т. е. способствует использованию организмом жиров.

4. Ваготонин — повышает активность нейронов блуждающих нервов и усиливает возбудимость парасимпатического отдела автономной нервной системы.

5. Центропнеин — стимулирует нейроны дыхательного центра и расширяет бронхи; его применяют при лечении бронхиальной астмы.

Тканевые гормоны

Эти гормоны (точнее — гормоноиды) вырабатываются в специализированных клетках, расположенных в разных органах. Чаще всего они действуют местно, на небольшом расстоянии от выделения, хотя могут поступать в кровь. Они регулируют разнообразные физиологические и обменные процессы. К тканевым гормонам относятся следующие.

1. Гормоны желудочно-кишечного тракта, которые выделяются во время пищеварения: секретин, гастрин, холецистохинин и др. (см. тему “Пищеварение”).

2. Гистамин — обладает широким спектром действия. В области выделения расширяет артериолы, капилляры и венулы, увеличивает их проницаемость, вызывает зуд и боль, стимулирует образование желудочного сока. Гистамин играет роль в развитии воспалительных и аллергических процессов.

3. Серотонин — действует местно, суживая сосуды, снижает проницаемость капилляров, способствует агрегации тромбоцитов. Гистамин и серотонин участвуют в передаче нервных импульсов в центральной нервной системе.

4. Кинины. К представителям этой группы относится полипептид брадикинин, который снижает артериальное давление, расширяет капилляры и увеличивает их проницаемость, являясь одним из важных факторов развития воспалительного процесса. Брадикинин стимулирует сокращения гладких мышц бронхов, кишечника и матки.

5. Простагландины — это циклические продукты ненасыщенных органических кислот, содержащих 20 атомов углерода. Образуются простагландины во всех тканях организма. Некоторые из них имеют значение в развитии воспалительных и аллергических реакций. Среди них есть гормоноиды, вызывающие сокращения гладких мышц (применяются при родах), по есть и расслабляющие гладкие мышцы. Некоторые из данных гормонов снижают артериальное давление.

6. Кейлоны — это низкомолекулярные гликопротеиды, обладающие способностью блокировать синтез ДНК в клетках и их размножение.