Общая характеристика эндокринной системы
Эндокринная система – система, состоящая из специализированных структур, расположенных в центральной нервной системе, различных органах и тканях, а также желез внутренней секреции, вырабатывающих специфические биологически активные вещества (гормоны). Наряду с нервной системой она участвует в регуляции функций различных систем, органов и метаболических процессов. Это позволяет говорить о единой нейроэндокринной системе.
В эндокринной системе выделяют: 1) центральное звено - секреторные ядра гипоталамуса, шишковидное тело, которые получают информацию от ЦНС и с помощью нейросекреции переключают ее на аденогипофиз, непосредственно участвующий в регуляции зависимых от него эндокринных органов; 2) периферическое звено – а) железы, зависимые от аденогипофиза (щитовидная железа, кора надпочечников, гонады), б) железы, независимые от аденогипофиза (мозговая часть надпочечников, паращитовидные железы, околофолликулярные клетки щитовидной железы, a, b, g – клетки островков Лангерганса поджелудочной железы, а также гормонопродуцирующие клетки желудочно-кишечного тракта, вилочковой железы и др.); 3) дисперсную (диффузную) эндокринную систему – Apud-систему. Открытие этой системы подорвало классический принцип «одна клетка – один гормон», т.к. апудоциты оказались способны вырабатывать разные пептиды и даже амины и пептиды в пределах одной клетки. При этом пептиды действуют и как гормоны, и как медиаторы.
Было сформулировано понятие о диффузных эндокринных эпителиальных органах и введено представление о паракринном (действующем непосредственно на соседей) химическом сигнале. Подобные клетки были обнаружены в ЖКТ, слизистых оболочках бронхов, щитовидной железе, почках, островках Лангергенса и др. Далее оказалось, что пептидные гормоны первоначально найденные в ЖКТ (гастрин, инсулин, глюкогон и др.) содержатся также в ЦНС. Даже в коре больших полушарий имеются клетки диффузной эндокринной системы, вырабатывающие нейропептидные гормоны. А некоторые первично открытые в ЦНС нейропептиды (соматостатин, нейротензини др.) были позже найдены как инкреторные продукты диффузных эндокриноцитов (апудоцитов) кишечника и островков Лангерганса. С открытием дисперсной эндокринной системы возникли вопросы эндокринной функции сердца (атриальный натрий уретический полипептид, кардиодепрессорный полипептид), почек (ренин, эритропоэтин, производный кальций ферола) и др. органов. Оказалось, что многие диффузные эндокриноциты выделяют прогормоны – предшественники, а активный гормон может формироваться вне клеток, в крови. Например, предшественники ангиотензинов II и III образуются в печени и диффузных эндокриноцитах разной локализации, а активные гормоны образуются прямо в плазме за счет протеолитического эффекта почечного ренина и легочной ангиотензин-конвертазы. В настоящее время насчитывается около ста гормонов млекопитающих. Химически они подразделяются на три группы: 1 – пептиды и глюкопротеиды; 2 – производные тирозина (производные аминокислот); 3 – дериваты холестерина.
Отличительными свойствами гормонов являются: высокая и специфическая биологическая активность, секретируемость в циркулирующие жидкости, дистантность действия, тропность физиологического эффекта.
Некоторые гормоны освобождаются в кровь постоянным, меняющимся по интенсивности потокам (парат гормон, пролактин, тиреоидные гормоны). Но для большинства гормонов характерен импульсный режим секреций, когда гормон поступает в кровь порциями, толчками. Инсулин сочетает пульсовой и постоянный режим освобождения, но многие другие гомоны – АКТГ, СТГ, гонадотропины, стероиды – секретируются только импульсно. Толчкообразный характер секреций важен для действия гормона, а его нарушения свойствены некоторым формам патологии. Так, утрата импульсного характера секреции люлиберина при сохранении его продукции закономерно наблюдается у больных психогенной анорексией – булимией.
Органы, ткани и клетки, избирательно реагирующие на гормон, называются соответственно органами, тканями, клетками – мишенями или гормонокомпетентными структурами. Остальные структуры организма – «не мишени» или гормонрезистентные. Выделяют также гормонзависимые структуры, функционирование которых зависит от соответствующего гормона и гормоночувствительные, фенотипические признаки которых могут проявиться и без соответствующего гормона, но степень их проявления определяется гормоном. Действие гормонов на клетки осуществляется через посредство особых биоспецифических белков – клеточных рецепторов. Различают два типа таких рецепторов – внутриклеточные и мембранные (поверхностные). В зависимости от химической структуры, гомоны действуют различно. Ряд гормонов могут проникать через плазменную мембрану внутрь клетки, там взаимодействуют с внутриклеточными рецепторами (андрогены, эстрогены, кортикостероиды). Низкомолекулярные гормоны (в том числе и гормоны щитовидной железы) действуют на ядро, происходит активация хроматина, депрессируются структурные гены, происходит синтез белка фермента de novo. Другие (катехоламины, белковые и пептидные гормоны) плохо проникают внутрь клетки, действуют на нее, взаимодействуя с мембранными рецепторами на поверхности клетки. Ряд гормонов увеличивает проницаемость клеточных мембран для тех или иных веществ, например, инсулин – для глюкозы. Некоторые гормоны действуют через Са++ каналы (через кальмодолин), что также сопровождается активацией различных функций клеток.
По патофизиологическому эффекту различают «пусковые» гормоны, активизирующие деятельность других желез (аденогипофизотропные гормоны гипоталамуса, кринотропные гормоны передней доли гипофиза, адреналин, норадреналин) и гормоны «исполнители», оказывающие действие непосредственно на обмен веществ, рост, размножение и т.д.
Однако большинство гормонов обладают многообразными эффектами.
Изменения состояния организма под воздействием гормонов опосредуются:
а) через центральную нервную систему, в том числе кору головного мозга в связи с их влиянием на соотношение между возбудительным и тормозным процессами и, тем самым, на характер высшей нервной деятельности. Так, преобладание процессов возбуждения у больных гипертиреозом обусловливает их раздражительность, эмоциональную неустойчивость, легкую возбудимость. При гипотиреозе преобладают процессы торможения; больные вялы, малоподвижны, инертны, нередко с признаками слабоумия. При болезни Аддиссона (недостаточность надпочечников) – депрессия; при введении больших доз глюкокортикоидов – эйфория. Характер эффекта зависит от химической структуры гормона, обмена веществ в нервной ткани;
б) путем воздействия на афферентную часть рефлекторной дуги, рецептор и восприимчивость эффектора к нервному импульсу, меняя обмен веществ на периферии;
в) непосредственным действием на эффекторы без участия нервной системы, о чем свидетельствуют наблюдения на изолированных органах. Так, гонадотропные гормоны гипофиза вызывают овуляцию в изолированных в пробирке кусочках яичника.
В патологии эндокринной системы важное значение имеет нарушение пермиссивной функции гормонов, т.е. способности некоторых гормонов (глюкокортикоидов, катехоламинов – гормонов «адаптации») создавать оптимальные условия для действия других гормонов, участвовать в процессах адаптации и резистентности, тем самым, поддерживать высокую работоспособность эффекторных клеток. Эффект одного гормона под действием другого может меняться на пострецепторном уровне, на эффекторном уровне или путем влияния одних гормонов на экспрессию рецепторов других. Например, адреналин усиливает гликогенолиз в печени и липолиз в жировой ткани в присутствии кортизола. У адреналэктомированных животных с пониженной концентрацией кортизола эффекты адреналина значительно снижены. Глюкокортикоиды контролируют экспрессию катехоламинового рецептора и пермиссивно влияют на концентрацию цикла АМФ в клетках, облегчая действие катехоламинов на пострецепторном уровне. Поэтому в условиях гипокортицизма адреналин не оказывает должного гликогенолитического действия, и болезнь Аддисона протекает с тенденцией к гипогликемии. В то же время гиперкортицизм усиливает гипертензивное действие катехоламинов, что имеет значение в патогенезе многих форм повышения артериального кровяного давления.
Основой регуляции деятельности эндокринной системы является принцип обратной связи. Этот принцип впервые был сформулирован М.М. Завадовским под названием «плюс-минус взаимодействие». Различают положительную обратную связь, когда повышение уровня гормона в крови стимулирует высвобождение другого гормона (например, повышение уровня эстрадиола вызывает высвобождение лютеинизирующего гормона в гипофизе) и отрицательную обратную связь, когда повышенный уровень одного гормона угнетает секрецию и высвобождение другого (повышение концентрации тироидных гормонов в крови снижает секрецию тиротропина в гипофизе). Благодаря такому механизму саморегуляции при достижении определенной концентрации гормона в крови дальнейшая его выработка тормозится.
В регуляции функции некоторых желез важную роль играет обратная связь с состоянием метаболизма. Так, гормонообразовательная деятельность паращитовидных желез связана с уровнем кальция в крови; продукция инсулина зависит от концентрации сахара в крови; отношение Nа+ и К+ определяет секрецию альдостерона.
Бытовавшее одно время представление об абсолютном антагонизме и синергизме между отдельными эндокринными железами, как оказалось, не соответствует действительности. Такие отношения могут складываться лишь временно и меняются в зависимости от ряда условий. Один и тот же гормон в одной и той же дозе, но при различном состоянии организма или в различные возрастные периоды может вызвать различный эффект. Например, на фоне гипофункции щитовидной железы тироксин в заместительной дозе стимулирует функцию половых желез. Те же дозы тироксина на фоне гипертиреоза угнетают функцию этих желез.
Одна и та же группа гормонов может быть антагонистична в отношении регуляции одних процессов и синергична в отношении других. Так, соматотропин и глюкокортикоиды – синергичны в регуляции гликемии и липоцидемии, но антагонисты в регуляции синтеза белков в мышцах и соединительной ткани.