Функции гормонов надпочечников

23. Железы внутренней секреции № 2 23.1. Функции гормонов надпочечников. Гормоны мозгового слоя надпочечников. Катехоламины. Мозговой слой содержит клетки аналоги симпатических клеток (хромаффинные клетки). Эти клетки вырабатывают норадреналин и адреналин, называемые катехоламинами. Катехоламины синтезируются из аминокислоты тирозина. Свойства катехоламинов. 1. Действие при стрессе. В состоянии покоя клетки мозгового слоя надпочечников постоянно секретируют небольшое количество адреналина и норадреналина. Однако, большая часть норадреналина, присутствующего в крови, выделяется окончаниями симпатических нервов. Под влиянием внешнего или внутреннего стрессового фактора, например в ситуациях, требующих большого физического напряжения, при инфекции, травме, гипогликемии, резко повышается секреция адреналина и норадреналина клетками мозгового слоя надпочечников и выделение их симпатической нервной системой. Они помогают бороться с кризисными ситуациями. Их совместные воздействия включают: - повышение частоты и силы сердечных сокращений; - перераспределение крови к скелетным мышцам (на основании расширения сосудов кожи и внутренних органов); - повышение артериального давления крови; - учащение дыхания. Во время стресса эти гормоны усиливают сердечную деятельность, вызывают сужение сосудов внутренних органов и расширение сосудов, снабжающих мышцы. Кроме того, они угнетают перистальтику ЖКТ и вызывают расширение бронхов, увеличивая легочную вентиляцию. В покое адреналин также сужает сосуды скелетных мышц, но расширяет сосуды мозга, сердца. 2. Метаболические эффекты. Катехоламины оказывают метаболические эффекты, обеспечивающие снабжение организма энергией. Основным источником энергии в организме служит глюкоза, поэтому катехоламины стимулируют расщепление гликогена в печени и мышцах, а также способствуют глюконеогенезу в печени (синтез углеводов из продуктов метаболизма «не углеводного» характера – жиров, белков), причем в основном эти эффекты вызывает адреналин. Оба катехоламина стимулируют липолиз в печени, обеспечивая восполнение энергетического материала. При быстром падении уровня сахара в крови секреция катехоламинов мозговым слоем надпочечников повышается, и они ликвидируют гипогликемию, действуя синергично с глюкагоном, гормоном поджелудочной железы. Оба катехоламина подавляют секрецию инсулина, который снижает уровень глюкозы в крови, способствуя переходу глюкозы внутрь мышечных волокон, повышая запасы 2 синтезируемого из глюкозы гликогена, а в клетках жировой ткани способствует превращению глюкозы в жир. Норадреналин предшественник адреналина (деметилированная форма), Норадреналин вызывает сходные эффекты с адреналином, но сильнее действует на кровеносные сосуды, вызывая повышение артериального давления, и менее активен в отношении метаболических эффектов. Норадреналин – это жидкая симпатическая нервная система (медиатор), т.к. в большей степени выделяется из окончаний симпатических нервов. Существует, по меньшей мере, два типа рецепторов адреналина и норадреналина. Норадреналин имеет сродство к альфа-адренорецепторам всех сосудов, а адреналин к альфа-рецепторам сосудов большинства органов и в бетаанренорецепторам сосудов сердца, мышц, мозга. На выделение адреналина и норадреналина влияют многие факторы, в том числе изменение положения тела, стресс, физические нагрузки. Уровни норадреналина в плазме значительно повышаются при интенсивности работы свыше 50% максимального потребления кислорода (МПК). В то же время концентрация адреналина возрастает незначительно до тех пор, пока интенсивность физической нагрузки не превысит 60 – 70 % МПК. После прекращения физической нагрузки уровни адреналина возвращаются к исходным в течение нескольких минут, тогда как содержание норадреналина остается повышенным в течение нескольких часов. Активация выброса адреналина и норадреналина в кровь обеспечивается симпатической нервной системой, вместе с которой эти гормоны функционально составляют единую симпатоадреналовую систему, обеспечивающую адаптацию организма к изменениям внешней и внутренней среды. В гипоталамусе обнаружили центр, влияющий на уровень адреналина и норадреналина, раздражение которого вызывало увеличение выброса этих гормонов. Система коры надпочечников. Кора состоит из 3 зон, различающихся по морфологическому строению: наружной клубочковой зоны, средней – пучковой, внутренней – сетчатой зоны. Наружная зона вырабатывает минералокортикоиды; средняя – глюкокортикоиды; внутренняя – аналоги половых гормонов. Глюкокортикоиды. Гипоталамус вырабатывает кортикотропин-рилизинг-гормон, который поступает в переднюю долю гипофиза и стимулирует секрецию АКТГ, который выделяется в кровь, достигает коры надпочечников и стимулирует секрецию глюкокортикоидов. У человека наиболее важным глюкокортикоидом является кортизол, которого в 10 раз больше других, вырабатываемых здесь гормонов - кортикостерон, гидрокортизон. 3 Свойства глюкортикоидов. 1. В течение суток концентрация кортизола в крови подвергается существенным колебаниям, подчиняясь суточному (циркадному) ритму. В утренние часы кортизола в крови значительно выше, чем в вечерние, причем колебания зависят не от режима сна, а от времени суток. Сохранение его после полудня может указывать на патологию. 2. Свое название глюкокортикоиды получили по их наиболее важному метаболическому эффекту – стимуляции глюконеогенеза в печени. Этот процесс имеет энергосберегающий характер, по сравнению с адреналином. 3. Повышает фонд свободных аминокислот в результате катаболического (распада) действия кортизола на белки. Снижается синтез (анаболизм) мышечных белков, поскольку угнетается транспорт аминокислот в мышечные клетки. В то же время в печени кортизол усиливает поглощение аминокислот, используемые для синтеза глюкозы или белков печени, что создает возможность организму обеспечить направленный синтез адаптивных белков при экстремальных ситуациях (например, при гипоксии). 4. Глюкокортикоиды подавляют поглощение и использование глюкозы всеми клетками тела, т.е. противодействуют эффекту инсулина, вызывая повышение концентрации глюкозы в крови (поэтому повышенное образование глюкокортикоидов может служить причиной диабета). 5. Глюкокортикоиды принимают участие в обмене липидов - липолиз, вызывая повышение содержания жирных кислот в крови. 6. Увеличивают восприимчивость тканей к действию адреналина и норадреналина. Пермиссивное действие – разрешающее, т.к. действие катехоламинов возможно лишь в присутствии глюкокортикоидов, когда нужны питательные ресурсы для работы мышц. 7. Снижают аллергические реакции (гидрокортизоновые инъекции, мази уменьшают воспаление). Применяют для предотвращения иммунного отторжения. Глюкокортикоиды ослабляют защитные иммунные реакции, не обладают бактерицидным действием. Т.о., глюкокортикоиды, влияя на все уровни обмена веществ, обеспечивают снабжение организма энергетическим материалом, повышают устойчивость организма к действию неблагоприятных факторов. Эта роль глюкокортикоидов имеет важное значение в стрессовых ситуациях. И гипоталамо-гипофизарнонадпочечниковая система при стрессе активируется в первую очередь. Однако при длительном воздействие одного и того же стресс-фактора наблюдается снижение реакции этой системы и уменьшение кортизола – эффект привыкания. Минералокортикоиды. Синтезируются в наружной (клубочковой) зоне. Наиболее важный представитель этой группы гормонов – альдостерон, а также дезоксикортикостерон. Участвуют в регуляции обмена электролитов и водного баланса. 4 Свойства минералокортикоидов. 1. Влияют на состояние минерального обмена, обеспечивают реабсорбцию натрия в дистальных канальцах нефрона почки. Секреция альдостерона усиивается при недостатке натрия и повышенном содержании калия в крови. 2. Увеличивают реабсорбцию воды. 3. Усиливает выделение кислых продуктов обмена – водородных ионов, ионов аммония, вызывая сдвиг кислотно-щелочного равновесия в сторону алкалоза – в щелочную. 4. Усиливают воспалительные, иммунные реакции (глюкокортикоиды уменьшают). 5. Альдостерон входит в систему т.н. ренин-ангиотензин (печень)альдостероновую систему, регулирующую равновесие натрия, объема внеклеточной жидкости и кровяного давления. При избытке выработки минералокортикоидов – задержка натрия, отеки, повышение давления, нарушение функций нервной системы. Аналоги половых гормонов. Андрогены, эстрогены, прогестерон образуются в сетчатой зоне коры надпочечников. Они имеют большое значение в развитии половых органов в детском возрасте, когда внутрисекреторная функция половых желез незначительна. Оказывают анаболическое действие на белковый обмен: повышают синтез белка за счет увеличенного включения в его молекулу аминокислот. В течение всей жизни человека во внутренней – сетчатой зоне вырабатываются аналоги половых гормонов – андрогены – мужские половые гормоны – андростерон, дегидроэпиандростерон, тестостерон. За сутки у мужчин выделяется примерно 6 – 7 мг этих гормон; у женщин – около 1 мг. Контроль уровня их выделения осуществляется при помощи анализа мочи по результатам 17 кетостероидов. Физиологические эффекты. 1. Участвуют в половой дифференцировке гонад. Развитие вторичных половых признаков. 2. Стимулируют рост скелета и всех тканей, ускоряют созревание, ограничивают рост в длину. 3. Выраженный анаболический эффект – стимулируют белковый синтез в мускулатуре. 4. Обеспечивают особенности поведения. При избыточной секреции у женщин развиваются признаки вирилизации. Система щитовидной железы. Щитовидная щелеза расположена вдоль средней линии шеи, непосредственно под гортанью. Одна группа клеток выделяет два гормона, 5 регулирующие обмен веществ, - трийодтиронин и тироксин, а другая группа клеток вырабатывает кальцитонин, который способствует регуляции содержания кальция в организме. Тиреотропный гормон аденогипофиза (ТТГ) действует на щитовидную железу и стимулирует синтез и секрецию гормонов. По механизму отрицательной обратной связи тиреоидные гормоны влияют на гипоталамус и гипофиз, и, когда их концентрация в крови бывает максимальной, секреция ТТГ снижается до минимума. Напротив, низкая концентрация тиреоидных гормонов в крови обусловливает высокую скорость ТТГ. Синтез и секреция тиреоидных гормонов. Чтобы происходил синтез тиреоидных гормонов, суточное потребление йода должно составлять около 150 мкг. Поступающий с пищей йод всасывается в кишечнике в кровь и поглощается из нее клетками щитовидной железы, преобразуя соединения йода в атомарный йод. В клетках щитовидной железы из йода и остатков тирозина образуются гормоны тироксин (тетраиодтиронин, Т4) и трииодтиронин (Т3). Эти гормоны хранятся в составе высокомолекулярного белка тиреоглобулина в фолликулах щитовидной железы. Тиреоидные гормоны выполняют жизненно важные функции, поскольку стимулируют метаболизм во всем организме. Трииодтиронин связывается с рецепторами в ядре клетки и воздействует на геном, вызывая усиление транскрипции и трансляции и вследствие этого стимулирует синтез белка во всех клетках тела. Кроме того, тиреоидные гормоны влияют на выход из клеток натрия и поступления в них калия. Наконец, они повышают активность многих ферментов, и, прежде всего ферментов, участвующих в расщеплении углеводов, из-за чего при высоком уровне тиреоидных гормонов возрастает интенсивность метаболизма углеводов. Повышение ферментативной активности под действием тиреоидных гормонов сопровождается возрастанием скорости энергетического обмена, поэтому существует прямая зависимость между интенсивностью основного обмена и концентрацией тиреоидных гормонов в крови. У детей тиреоидные гормоны способствуют физическому росту, нормальному развитию мозга. Недостаточность щитовидной железы – гипотиреоз – у взрослых характеризуется замедлением всех метаболических процессов. При этом наблюдается замедление реакции на раздражители из окружающей среды и «утомленный» вид, бледный цвет кожи. Этот синдром называют микседемой. У взрослых этот симптом снимается при приеме тиреоидного гормона. Отсутствие же гормона в раннем детском возрасте приводит к сильной задержке роста, полового, умственного развития (кретинизму). Развитие этих заболеваний может быть предотвращено с помощью йодной профилактики. При повышенной секреции щитовидной железы – гипертиреозе – повышен основной обмен, а также скорость синтеза и расщепления белков и жиров, при этом сами больные кажутся очень возбужденными. 6 Трийодтиронин и тироксин обладают одинаковыми свойствами: повышают интенсивность метаболизма практически всех тканей и могут увеличивать интенсивность основного обмена на 60 – 100%. Они также - усиливают белковый синтез (следовательно, и синтез ферментов); - увеличивают размеры и количество митохондрий в большинстве клеток; - обеспечивают быстрое клеточное потребление глюкозы; - способствуют процессам гликолиза и глюконеогенеза; - повышают мобилизацию липидов, увеличивая количество свободных жирных кислот для окисления. Во время физической нагрузки возрастает выделение тиреотропного гормона из передней доли гипофиза, стимулирующего функцию щитовидной железы. Физические нагрузки приводят к повышению уровня тироксина в плазме. При продолжительной субмаксимальной нагрузке после первоначального резкого подъема (в начале физической нагрузки) уровень тироксина остается относительно постоянным, а содержание трийодтиронина снижается. Кальцитонин (или тирокальцитонин) вместе с гормонами околощитовидных желез участвует в регуляции содержания кальция в организме. Он вызывает снижение концентрации кальция в крови и поглощение его костной тканью, что способствует образованию и росту костей. При повышении концентрации кальция в крови секреция кальцитонина возрастает, вследствие чего уменьшается резорбция костей и повышается содержание в них кальция. Стимулом для секреции кальцитонина служит прием пищи и связанное с ним повышение в крови желудочно-кишечных гормонов гастрина, холецистокинина и глюкагона. В результате повышенного выделения кальцитонина поступивший с пищей кальций быстро откладывается в костях. 2.3. Паращитовидные железы. У человека имеются четыре околощитовидные (паращитовидные) железы, прилегающие к задней поверхности щитовидной железы. Их продукт – паратгормон (паратиреоидный гормон, ПТГ). Выработка паратгормона усиливается при недостаточном содержании кальция в крови. Паратгормон действует на кости и активизирует остеокласты, которые вызывают резорбцию костей и высвобождение кальция и фосфата в кровь. Одновременно паратгормон стимулирует выделение фосфата почками, препятствуя связывание с ним кальция. При гиперфункции околощитовидных желез происходит потеря костной тканью кальция и фосфора (деминерализация костей) и деформация костей, а также появление камней в почках, снижение возбудимости нервной и мышечной ткани, ухудшение процессов внимания. При недостаточной функции возникает повышение возбудимости нервных центров, судороги. Продолжительные физические нагрузки увеличивают остеогенез вследствие повышения всасывания ионов кальция в кишечнике и понижении экскреции кальция с мочой и усиления образования паратгормона. В противоположность этому при вынужденном постельном режиме уровень паратгормона снижается, увеличивается резорбция костей, ухудшается всасывание кальция в кишечнике и повышается экскреция кальция с мочой. 7 2.4. Поджелудочная железа - лат. Pancreas - железа смешанной секреции. Как железа внешней секреции выделяет пищеварительный сок через специальные протоки в двенадцатиперстную кишку, и как железа внутренней секреции секретирует гормоны непосредственно в кровь. Гормоны, участвующие в поддержании постоянного уровня сахара в крови, - инсулин, глюкагон и соматостатин – секретируются островками Лангерганса в поджелудочной железе. Эти структуры представляют собой скопление эндокринных клеток, так называемых альфа-, бета- и дельта-клеток. Около 60% островковых клеток приходится на бета-клетки, вырабатывающие инсулин, 25% - на альфа-клетки, секретирующие глюкагон, и остальные 15% - на дельта-клетки, выделяющие соматостатин. Инсулин - от лат. insula — остров. Суммарный результат различных метаболических эффектов инсулина сводится к понижению концентрации глюкозы в крови, составляющей в норме 0,8 – 1,0 г/л. Инсулин активирует фермент глюкокиназу, катализирующий фосфорилирование глюкозы и ингибирует (угнетает) ферменты, расщепляющие гликоген (фосфорилазы). Под влиянием инсулина в клетках печени глюкоза превращается в гликоген, что способствует накоплению глюкозы. Излишки поступившей глюкозы превращаются в жир. Инсулин обеспечивает активный транспорт в клетки аминокислот, способствуя синтезу белка. Таким образом, инсулин играет значительную роль в восстановительных процессах после физической нагрузки и накоплении энергетических запасов в организме. Глюкагон. Глюкагон был открыт в 1923 году Кимбеллом и Мерлином. По своим функциям глюкагон является антагонистом инсулина. Он стимулирует расщепление гликогена в печени (гликогенолиз), обеспечивая таким образом быстрое повышение концентрации глюкозы в крови при чрезмерном ее падении (гипогликемии). Под действием глюкагона клетки печени более активно поглощают аминокислоты из крови, которые используют для синтеза глюкозы. Таким образом, глюкагон усиливают глюконеогенез, обеспечивая организм необходимым количеством энергии при физической нагрузке. Кроме того, глюкагон повышает секрецию катехоламинов мозговым веществом надпочечников и повышает чувствительность тканей к катехоламинам. Соматостатин. Впервые он был обнаружен в гипоталамусе. Образующийся здесь соматостатин угнетает синтез гормона роста гипофиза. В поджелудочной железе он играет роль ингибитора секреции инсулина и глюкагона. Кроме того, он угнетает перистальтику желудочно-кишечного тракта и желчного пузыря и уменьшает секрецию пищеварительных соков, вследствие чего замедляется всасывание пищи. Таким образом, действие соматостатина направлено на подавление пищеварительной активности и, следовательно, на предотвращение больших колебаний уровня сахара в крови. 2.5. Половые железы (гонады) - железы смешанной секреции – образуют половые клетки (внешняя секреция) и ряд гормонов, контролирующих репродуктивную функцию (внутренняя секреция). До начала полового созревания количество мужских и женских гормонов у мальчиков и девочек примерно 8 одинаково. У человека основным андрогеном или мужским половым гормоном, циркулирующим в крови, является тестостерон. Основной эстроген (женский половой гормон) - эстрадиол, а в группе прогестинов преобладает прогестерон. Семенники (яички) это мужские половые железы. Внутрисекреторная функция мужских половых желез была установлена в 1849 г., однако только в 1931 г. немецким биохимиком и физиологом А. Бутенандтом из мочи мужчин был выделен гормон в кристаллическом виде, который оказывал стимулирующее действие на рост петушиного гребня каплунов. Этот гормон был назван андростероном (от греч. andros – мужчина). Позже был выделен еще один гормон – дегидроэпиандростерон, который обладал меньшей биологической активностью. Гормон, выделенный из ткани семенников, оказался активнее андростерона почти в 10 раз и был идентифицирован в виде тестостерона (от лат. testis – семенник). Мужские стероидные половые гормоны вырабатываются в яичках специальными клетками, которые называются клетки Лейдига. Синтезируются мужские половые гормоны из холестерина. В тканях организма из тестостерона образуются более активный гормон – дигидротестостерон и небольшое количество эстрогенов (женских половых гормонов). Дигидротестостерон и является основным мужским половым гормоном, который отвечает за многие вторичные мужские половые признаки. Концентрация эстрогенов в мужском организме увеличивается с возрастом и при увеличении массы тела, так как эстрогены активнее производятся в жировой ткани. Тестостерон регулирует процесс сперматогенеза, развитие вторичных половых признаков, влияет на уровень белкового и углеводного обмена. Андрогены оказывают значительное анаболическое действие, выражающееся в стимуляции синтеза белка во всех тканях, но в большей степени в мышцах. Для реализации анаболического эффекта андрогенов необходимым условием является присутствие соматотропина. Тестостерон необходим для обеспечения нормального развития и созревания скелетных мышц. Андрогенные воздействия тестостерона в определенной степени обеспечивают гипертрофию мышц, обусловленную силовыми тренировками. Это привело к тому, что некоторые спортсмены стали использовать тестостерон и другие анаболические стероиды (допинговые препараты, форсирующие выработку тестостерона) для искусственного увеличения мышечной массы. Яичники – это женские половые железы. В яичниках происходит процесс созревания яйцеклетки, и вырабатываются женские половые гормоны, которые регулируют половые функции женщины. Основным местом синтеза женских половых гормонов – эстрогенов (от греч. oistros – страстное влечение) – являются яичники и желтое тело; доказано также образование этих гормонов в надпочечниках, семенниках и плаценте. Впервые эстрогены обнаружены в 1927 г. в моче беременных. Наиболее активный эстроген – эстрадиол, синтезируется преимущественно в фолликулах (рис. 8); два остальных эстрогена (эстрон и эстриол) являются производными эстрадиола. Гормоны яичников образуются из 9 холестерина. Секреция женских гормонов тесно связана с различными фазами биологического цикла, так называемого овариально-менструального цикла (ОМЦ). В различные фазы происходит не только перестройка гормональной активности, но и изменение функционального состояния организма в целом. Весь цикл разделяют на пять фаз. Первая фаза – менструальная. Во второй фазе – фолликулярной - происходит развитие фолликула в яичнике под воздействием фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) гипофиза. В этот период нарастает содержание в крови эстрогенов, что нормализует функции организма. Работоспособность повышается. В третьей фазе – овуляторной оболочка яичника над созревающим фолликулом истончается и под воздействием лютеинизирующего гормона (ЛГ) гипофиза стенка фолликула разрывается. Происходит овуляция. Яйцеклетка выходит в брюшную полость, а затем попадает в маточную трубу. В период овуляции резко падает работоспособность, так как уровень эстрогенов снижается, а концентрация прогестерона еще невелика. В четвертой фазе – постовуляторной (лютеиновой) - в яичниках на месте лопнувшего фолликула (граафова пузырька) образуется желтое тело, которое становится новой железой внутренней секреции, выделяющей прогестины (прогестерон и его производные). Желтое тело атрофируется приблизительно через две недели, если не произошло беременности. Если возникает беременность, желтое тело продолжает функционировать. В эту фазу повышается уровень обменных процессов и работоспособности. В пятой фазе – предменструальной - за 2 – 3 дня до начала менструации (если не произошло оплодотворения яйцеклетки) - концентрация всех половых гормонов снижается и увеличивается количество тирозина (гормона щитовидной железы). Повышается возбудимость центральной нервной системы. Изменяется самочувствие женщины – появляется раздражительность, утомляемость, недомогание, боли внизу живота, головные боли и пр. Работоспособность снижается. Прогестины обеспечивают возможность имплантации зародыша и поддержание беременности. Желтое тело продуцирует также окситоцин, инициирующий при беременности родовую деятельность, и релаксин, готовящий родовые пути к продвижению плода при родах. Эстрогены определяют развитие вторичных половых признаков у женщины: рост матки, утолщение слизистой оболочки влагалища, развитие протоков в молочных железах, формирование женской фигуры и особенностей скелета. Эстрогены оказывают анаболическое действие на организм, стимулируя синтез белка. Прогестерон синтезируется в яичниках и в плаценте при беременности. Он помогает сохранению беременности, подготавливает внутреннюю слизистую оболочку матки для имплантации в нее оплодотворенной яйцеклетки, подавляет действие эстрогенов и сокращение матки, способствует развитию железистой ткани молочных желез, под его воздействием повышается базальная температура.