Общая характеристика эндокринной системы. Гормоны как носители информации. Классификация гормонов

22. Железы внутренней секреции (№ 1). 22.1. Общая характеристика эндокринной системы. Гормоны как носители информации. Классификация гормонов. Мышечная деятельность основана на координированном взаимодействии многих физиологических и биохимических систем. Это взаимодействие возможно только в том случае, если различные ткани и системы организма могут поддерживать между собой связь. Данную связь, в большей степени, обеспечивает нервная система, а «настройку» физиологических реакций и обеспечение биохимического равновесия осуществляет эндокринная система. Система нейрогуморальной регуляции представляет собой единый, тесно связанный механизм. Гуморальная регуляция - это регуляция процессов жизнедеятельности с помощью веществ, поступающих во внутреннюю среду организма (кровь, лимфу). К факторам гуморальной регуляции относятся гормоны, электролиты, медиаторы, кинины, простагландины, различные метаболиты и т.д. Высшей формой гуморальной регуляции является гормональная. Термин "гормон" был впервые применен в 1902 г. Старлингом и Бейлиссом в отношении открытого ими вещества, продуцирующегося в двенадцатиперстной кишке, - секретина. Термин "гормон" в переводе с греческого означает "побуждающий к действию", хотя не все гормоны обладают стимулирующим эффектом. Гормоны – это продукты внутренней секреции, т.е. химические вещества, которые вырабатываются секреторными клетками. Такие клетки либо образуют компактные органы (железы), либо разбросаны по одной или в виде скоплений внутри органов. Продукция гормонов- это функция не только желез внутренней секреции, но и других традиционно «неэндокринных» органов: почек, желудочно-кишечного тракта, сердца. Не все вещества, образующиеся специфическими клетками этих органов, удовлетворяют классическим критериям понятия "гормоны". Поэтому наряду с термином "гормон" в последнее время используются также понятия гормоноподобные и биологически активные вещества (БАВ), гормоны местного действия. Трудность точного определения термина "гормон" особенно хорошо видна на примере катехоламинов - адреналина и норадреналина. Когда рассматривается их выработка в мозговом веществе надпочечников, их обычно называют гормонами, если речь идет об их образовании и выделении симпатическими окончаниями, их называют медиаторами. Поэтому правомерно говорить не только об эндокринных железах, но и об эндокринной системе, которая объединяет все железы, ткани и клетки организма, выделяющие во внутреннюю среду специфические регуляторные вещества. Итак, гуморальная регуляция осуществляется двумя способами. Первый способ - системой желез внутренней секреции или эндокринными железами, а также системой эндокринной ткани других органов. Второй способ гуморальной регуляции системой местной 2 саморегуляции в пределах одного органа или ткани действием на соседние клетки биологически активных веществ – тканевых гормонов – гистамина, серотонина, кининов, простагландинов, а также продуктов клеточного метаболизма, например, при физической работе молочная кислота ведет к расширению сосудов в работающих мышцах, что облегчает доставку кислорода. Эндокринная система (греч. эндон – внуть, крино – выделять),включает все ткани и железы, секретирующие гормоны. Эндокринная система оказывает более продолжительные и более общие воздействия. Виды секреции. Различают: внутреннюю, внешнюю, смешанную виды секреции. К внутренней секреции относят гормоны, и выделяющие их эндокринные железы. Гормоны оказывают регулирующее влияние на функции удаленных от места их секреции органов и систем организма. Эндокринная железа - это анатомическое образование, лишенное выводных протоков, единственной или основной функцией которого является внутренняя секреция гормонов. К эндокринным железам относятся гипофиз, эпифиз, щитовидная железа, надпочечники (мозговое и корковое вещество), паращитовидные железы. Несмотря на то, что гормоны имеют разное химическое строение, для них характерны некоторые общие биологические свойства гормонов. - Строгая специфичность (тропность) физиологического действия. - Высокая биологическая активность: гормоны оказывают свое физиологическое действие в чрезвычайно малых дозах. - Дистантный характер действия: клетки-мишени располагаются обычно далеко от места образования гормона. - Многие гормоны (стероидные и производные аминокислот) не имеют видовой специфичности. - Генерализованность действия. - Пролонгированность действия. В отличие от внутренней секреции, внешняя секреция осуществляется экзокринными железами через выводные протоки во внешнюю среду. К экзокринным железам или железам внешней секреции относятся сальные, молочные, слюнные и др. В некоторых органах одновременно присутствуют оба типа секреции. К органам со смешанным типом секреции относятся поджелудочная железа и половые железы. Одна и та же железа внутренней секреции может продуцировать неодинаковые по своему действию гормоны. Так, например, щитовидная железа продуцирует тироксин и тирокальцитонин. В то же время продукция одних и тех же гормонов может осуществляться разными эндокринными железами. Например, половые гормоны продуцируются и половыми железами, и надпочечниками. Механизмы действия гормонов. 3 Поскольку гормоны перемещаются с кровью, они вступают в контакт практически со всеми тканями тела. Почему же тогда их действие ограничено определенными клетками-мишенями? Оно обусловлено наличием специальных рецепторов в тканях-мишенях. Главное условие осуществления всех эндокринных функций – это присутствие в клетках-мишенях специфических рецепторов, позволяющих считывать информацию, закодированную в гормоне. При взаимодействии гормона с рецептором, находящимся в цитоплазме, в ядре или на поверхности плазматической мембраны, образуется гормонрецепторный комплекс – внутри клетки или на ее поверхности. Классификация гормонов и БАВ. По химической структуре все гормоны представляют собой либо белки (в том числе производные аминокислот), либо липиды. В зависимости от локализации рецепторов в клетках-мишенях.  Первую группу составляют гормоны липидной природы или стероидные гормоны. Будучи жирорастворимыми, они легко проникают через клеточную мембрану и взаимодействуют с рецепторами, локализованными внутри клетки, - как правило, в цитоплазме. К этой группе относятся гормоны, экскретируемые: корковым веществом надпочечников (кортизол, альдостерон), половыми железами (эстроген, прогестерон, тестостерон).  Вторая группа – белковые и пептидные гормоны. В случае если количество аминокислотных остатков в цепи не превышает 20, гормон обычно называют пептидным, если цепь включает 20 аминокислотных остатков и более, гормон называют белковым. Они состоят из аминокислот и по сравнению с гормонами липидной природы имеют более высокую молекулярную массу, из-за чего с трудом проходят через мембрану. Рецепторы этих гормонов находятся на поверхности клеточной мембраны. Это гормоны гипофиза, поджелудочной железы, околощитовидных желез, а также гипоталамические нейропептиды.  Третья группа – производные аминокислот. Образованные двумя аминокислотными остатками, соединенными эфирной связью. Эти гормоны легко проникают в клетки тела и взаимодействуют с рецепторами, локализованными в ядре. Это гормоны мозгового вещества надпочечников и щитовидной железы. Регуляция функций желез внутренней секреции. Регуляция деятельности желез внутренней секреции осуществляется нервными и гуморальными факторами. В большинстве случаев нервные волокна, подходящие к железам внутренней секреции, регулируют не секреторные клетки, а тонус кровеносных сосудов, от которых зависит кровоснабжение и функциональная активность желез. Основную роль в физиологических механизмах регуляции играют нейрогормональные и гормональные механизмы, а также прямые влияния на эндокринные железы тех веществ, концентрацию которых регулирует данный гормон. Регулирующее влияние ЦНС на деятельность эндокринных желез 4 осуществляется через гипоталамус. Это так называемые прямые нисходящие регулирующие связи. В нервных клетках гипоталамуса вырабатываются определенные вещества – транспортируются в переднюю долю гипофиза. В гипофизе они вызывают либо высвобождение гормона и тогда называются рилизинг-гормонами (рилизинг-факторами - либеринами), либо угнетение его секреции и тогда называются ингибирующими гормонами (ингибирующими факторами – статинами). Они носят название соответствующих тропных гормонов аденогипофиза: тиреолиберин (тиреостатин), кортиколиберин (кортикостатин), соматолиберин (соматостати) и т.д. В свою очередь, тропные гормоны аденогипофиза регулируют активность ряда других периферических желез внутренней секреции (кора надпочечников, щитовидная железа, гонады). Кроме них внутри указанных систем существуют и обратные восходящие саморегулирующие связи. Гипоталамус значительно более чувствителен, чем гипофиз к гормональным сигналам, поступающим от периферических эндокринных желез (обратные связи). Обратные связи могут исходить как от периферической железы, так и от гипофиза. Благодаря механизму обратной связи устанавливается равновесие в синтезе гормонов, реагирующее на снижение или повышение концентрации гормонов желез внутренней секреции. 2.1. Гипофиз. Это железа, расположенна у основания головного мозга. Гипофиз – это промежуточное звено между регулирующими центрами центральной нервной системы и периферическими эндокринными железами. У человека гипофиз весит 0,5—0,6 г. Гипофиз состоит из долей – передней, промежуточной и задней. Задняя доля, или нейрогипофиз, образована окончаниями аксонов нервных клеток, тела которых находятся в гипоталамусе. Передняя доля гипофиза, или аденогипофиз, представляет собой не нервную структуру, а скопление клеток железистого характера, секретирующих гормоны. Передняя и задняя доли гипофиза разделены тонким слоем клеток, образующих промежуточную долю, которая иннервируется нервами, идущими из гипоталамуса. Промежуточная доля имеет большое значение у низших позвоночных и значительно меньшее у человека и млекопитающих. Задняя доля гипофиза. Задняя доля гипофиза выделяет два гомона – антидиуретический гормон (АДГ, или вазопрессин – от латинского языка: vaza – сосуд, press - давление) и окситоцин. АДГ и окситоцин образуются в гипоталамусе, транспортируются по их аксонам в заднюю долю гипофиза и содержатся в гранулах нейрогипофиза. В ответ на нервные импульсы, поступающие из гипоталамуса, эти гормоны попадают в кровь. Из этих двух гормонов только АДГ играет важную роль в процессе мышечной деятельности. АДГ вызывает сужение кровеносных сосудов и 5 повышение артериального давления. Он обеспечивает сохранение воды в организме, увеличивая ее обратное всасывание в почечных канальцах, что вызывает повышение концентрации и уменьшение объема мочи. Эта способность сохранять воду в организме существенно снижает риск обезвоживания в условиях значительного потоотделения при выполнении больших физических нагрузок. Вследствие мышечной деятельности и потоотделения в плазме крови повышается концентрация электролитов – процесс называется гемоконцентрацией. В результате увеличивается осмотическое давление плазмы. Повышение осмотического давления стимулирует осморецепторы гипоталамуса и барорецепторы, локализованные в дуге аорты и каротидном синусе – в месте деления сонных артерий, контролирующие давление в кровеносных сосудах, посылают сигналы в заднюю долю гипофиза, стимулируя выделение АДГ, который поступает в кровь, перемещается к органам-мишеням - почкам и обеспечивает задержку воды. При недостатке выработки АДГ возникает несахарный диабет, проявляющийся в патологической потере воды организмом. Окситоцин стимулирует сокращение матки при родах и выделение молока молочными железами. Органом-мишенью окситоцина служат миометрий (мышечный слой матки) и миоэпителий молочной железы. Окситоцин во время беременности не действует на матку, так как под воздействием прогестерона, выделяемого жёлтым телом, она становится нечувствительной к данному гормону. Передняя доля гипофиза В аденогипофизе главную функцию выполняют 5 групп клеток, которые вырабатывают 5 специфичных гормонов. Выделение гормонов передней долей регулируется рилизинг-гормонами гипоталамуса (либерины – стимуляторы, статины – ингибиторы секреции). Из шести гормонов аденогипофиза, четыре являются тропными (лат. tropos – направление), т.е. они воздействуют на функции других желез внутренней секреции. И эффекторные гормоны, непосредственно действующие на клетки – мишени. Органами-мишенями четырех гормонов аденогипофиза служат эндокринные железы, поэтому их называют тропными (гландотропные) гормонами. Как правило, эти гормоны стимулируют активность желез. Один из таких органов-мишеней – щитовидная железа, активность которой стимулируется тиреотропным гормоном (ТТГ), называемым также тиреотропином. Увеличивает массу щитовидной железы и ее активность. В результате нарастает интенсивность всех видов обмена, повышается температура тела. Образование ТТГ увеличивается при понижении внешней температуры и тормозится травмами, болевыми ощущениями. Секреция ТТГ может вызываться перед охлаждением, т.е. контролируется КБП, что имеет большое значение при закаливании. Аналогичным образом гипофизарный гормон, стимулирующий кору надпочечников, называется адренокортикотропным гормоном или 6 кортикотропином (АКТГ). При образовании АКТГ выделяются два побочных продукта – меланотропин – альфа-меланоцитстимулирующий гормон (влияет на образование пигмента) и эндорфин – обеспечивает обезболивающий эффект. Стимулируют секрецию кортикотропина стрессовые раздражители – боль, холод, физические нагрузки. Способствуя усилению белкового, жирового и углеводного обмена в стрессовых ситуациях, он обеспечивает повышение сопротивляемости к действию неблагоприятных факторов, т.е. является адаптивным гормоном. Два остальных гормона повышают активность гонад (половых желез) и называются гонадотропными гормонами или гонадотропинами. Один из них стимулирует созревание фолликулов в яичниках и называется фолликулостимулирующим гормоном (ФСГ). Другой гормон вызывает разрыв фолликула, овуляцию и образование желтого тела, поэтому он получил название лютеинизирующего гормона (ЛГ). Оба этих гормона, получившие названия по функциям, которые выполняют у женщин, имеются и у мужчин. ФСГ играет у мужчин важную роль в созревании спермы, а ЛГ стимулирует синтез тестостерона. Эффекторными гормонами являются соматотропный гормон (СТГ) или гормон роста – соматотропин (лат. soma – тело; tropos – направление), и пролактин, контролирующий деятельность молочных желез. Соматотропный гормон. На долю клеток, секретирующих гормоном роста (соматотрофов), приходится до 50% всех клеток аденогипофиза. Образование и секрецию гормона роста регулирует гипоталамический рилизинг-гормон и соматостатин. К факторам, повышающим секрецию гормона роста, относятся гипогликемия голодания (снижение глюкозы в крови в результате голодания), стрессы, глубокий сон и особенно интенсивная физическая работа. СТГ обеспечивает рост и гипертрофию мышц, способствуя транспорту аминокислот в клетки. Кроме того, он непосредственно стимулирует метаболизм жиров (липолиз), способствуя уменьшению жировых запасов и поступлению в кровь дополнительного энергетического материала, усиливая синтез ферментов, участвующих в этом процессе. Уровни гормона роста повышаются при выполнении работы аэробного характера пропорционально интенсивности нагрузки и остаются повышенными еще некоторое время после завершения работы. Кроме того, этот гормон необходим для нормального физического развития ребенка, т.к. определяет рост костей в длину, стимулирует образование хрящевой и мышечной ткани, способствуя росту тела. Соматотропин обеспечивает синтез белка в клетках, накопление РНК, усиливает транспорт из крови аминокислот в клетки, способствуя усвоению азота, создавая положительный азотистый баланс в организме. Чрезмерное выделение СТГ в раннем возрасте приводит к резкому увеличению длины тела – гигантизму, а его недостаток – к задержке роста – карликовости. У взрослого 7 человека избыток гормона роста может привести к акромегалии – разрастанию частей тела – удлинение пальцев рук и ног, кистей и стоп. Веществом-посредником, передающим влияния СТГ на клетки-мишени, является соматомедин или ИФР-1, который вырабатывается клетками печени и костной ткани. Пролактин. 10-25% клеток аденогипофиза приходится на долю пролактинсекретирующих, во время беременности их число достигает 70% и гипофиз увеличивается практически в два раза. Все эффекты этого гормона направлены на биохимическое обеспечение питания потомства, а, следовательно, на сохранение вида. Основным органом-мишенью пролактина служат молочные железы. Пролактин регулирует рост молочных желез и секрецию молока, стимулирует инстинкт материнства, а также регулирует вводно-солевой обмен в организме, задерживая выделение воды почками, активирует процесс образования эритроцитов (эритропоэз) в присутствии эритропоэтина. Есть предположения, что пролактин принимает участие в иммунных реакциях. Его секреция лимфоцитами и другими лейкоцитами увеличивается при активации иммунитета, воспалительных процессах, инфекциях и уменьшается при иммуносупрессии. Промежуточная (средняя) доля. У многих животных хорошо развита промежуточная доля гипофиза, расположенная между передней и задней долями. По происхождению она относится к аденогипофизу. У человека она представляет тонкую прослойку клеток между передней и задней долями, довольно глубоко заходящую в ножку гипофиза. Эти клетки синтезируют свои специфические гормоны — меланоцитстимулирующие и ряд других. МСГ стимулируют синтез и секрецию меланинов (меланогенез) клетками-меланоцитами кожи и волос, а также пигментного слоя сетчатки глаза.