Лекция № 7 Внутренняя секреция. Гормоны. Адаптационный синдром.

План

1. Понятие об эндокринных железах

2. Классификация и общая характеристика эндокринных желёз

3. Гормоны, их свойства

4. Функции желёз внутренней секреции

5. Изменения эндокринных функций при различных состояниях

6. Адаптационный синдром, его фазы.

7. Значение эндокринной системы для спортсмена.

1 вопрос ЦНС управляет деятельностью различных органов и систем организма с помощью нервной и гуморальной регуляции. В систему гуморальной регуляции различных функций организма включены специальные железы, выделяющие свои активные вещества — гормоны непосредственно в кровь, — так называемые железы внутренней секреции.

2 вопрос Гуморальная регуляция осуществляется двумя способами: 1) системой желез внутренней секреции или эндокринными железами (греч. эндон — внутрь, крино — выделять), продукты которых (гормоны) поступают непосредственно в кровь и действуют дистантно на удаленные от них органы и ткани, а также системой эндокринных тканей других органов, 2) системой местной саморегуляции, т. е. действием на соседние клетки (в пределах одного органа или ткани) биологически активных веществ (тканевых «гормонов» — гистамина, серото-нина, кининов, простагландинов) и продуктов клеточного метаболизма (например, появление при физических нагрузках молочной ми ноты в мышцах ведет к расширению в них кровеносных сосудов и увеличению доставки кислорода).

К эндокринным железам относят следующие образования: эпифиз (верхний придаток мозга или шишковидная железа), гипофиз (нижний придаток мозга), вилочковая железа (тимус или зобная железа), щитовндная (тиреоидная) железа, околощитовидные (паратиреоидные) железы, поджелудочная железа (панкреас), надпочечники, половые железы (гонады). Гормоны выделяются также клетками некоторых органов (почки, сердце, плацента, пищеварительный тракт).

Методами изучения желез внутренней секреции являются традиционные методы удаления или разрушения (у человека при заболеваниях или у животных в эксперименте), введение определенного гормона в организм, а также наблюдения в клинике за больными с патологией эндокринной системы. В современных условиях концентрацию гормонов в железах, крови или моче изучают биологическими и химическими методами, используют ультразвуковое исследование, применяют радиоиммунологический метод.

3 вопрос Общими свойствами желез внутренней секреции являются:

1. Отсутствие внешних протоков в отличие от желез внешней секреции, имеющих такие протоки (например, сальных, молочных, слюнных и др.); продуцируемые эндокринными железами гормоны всасываются непосредственно в кровь, проходящую через железу;

2. Сравнительно небольшие размеры и масса;

3. Действие гормонов на клетки и ткани в весьма малых концентрациях (например, всего 1 г адреналина может активизировать 100 млн лягушачьих сердец);

4. Избирательность действия гормонов на определенные ткани и клетки-мишени, имеющие специальные рецепторы на поверхности клеточной мембраны или в плазме, с которыми связываются гормоны;

5. Специфичность вызываемых ими функциональных эффектов:

6. Быстрое разрушение гормонов (например, период полураспада в крови адреналина и норадреналина — около 0,5-2,5мин, большей части гормонов гипофиза— 10-15мин).

Эндокринные железы должны постоянно вырабатывать гормоны, чтобы, несмотря на быстрое разрушение, поддерживать необходимую их концентрацию в крови. Сохранение нормального уровня |каждого гормона и их соотношений в организме регулируется особыми нервными и гуморальными механизмами отрицательной обратной связи: при избытке в крови какого-либо гормона ил и образуемых под его воздействием веществ секреция этого гормона соответствующей железой снижается, а при недостатке — увеличивается. Нарушения деятельности эндокринных желез могут проявляться в их чрезмерной активности — гиперфункции или ослаблении активности - гипофункции, что приводит к снижению работоспособности, различным заболеваниям организма и даже смерти.

Гормонами называют особые химические вещества, выделяемые специализированными эндокринными клетками и обладающие дистантным действием, с помощью которых осуществляется гуморальная регуляция функций различных органов и тканей организма.

По химической структуре выделяют 3 группы гормонов:

1. Стероидные гормоны — половые гормоны и кортикостероидные гормоны надпочечников;

2. Производные аминокислот — гормоны мозгового вещества надпочечников (адреналин, норадреналин), щитовидной железы;

3. Пептидные гормоны — гормоны гипофиза, поджелудочной железы, околощитовидных желез, а также гипоталамические нейропептиды.

Механизм влияния гормонов на клеточную активность зависит от их способности связываться с рецепторами клеток-мишеней. Влияние пептидных гормонов и производных аминокислот осуществляется путем их связывания со специфическими рецепторами на поверхности клеточных мембран, что вызывает цепную реакцию биохимических преобразований в клетках. Стероидные гормоны и гормоны щитовидной железы, обладающие способностью проникать через клеточную мембрану, образуют в цитоплазме комплекс со специфическими рецепторами, который проникает в клеточное ядро и запускает морфогенетические эффекты образования ферментов и видоспецифичных белков, а также усиление энергообразования в митохондриях, транспорта глюкозы и аминокислот и другие изменения в жизнедеятельности клеток.

В клетках-мишенях имеются механизмы для саморегуляции собственных реакций на гормональные воздействия. При избытке молекул гормона уменьшается число свободных рецепторов клетки для их связывания, и тем самым снижается чувствительность клетки к действию гормона, а при недостатке гормонов - увеличение числа свободных рецепторов повышает клеточную восприимчивость.

Почти для всех гормонов выявлены отчетливые суточные колебания их содержания в крови. Большей частью происходит увеличение их концентрации в дневное время и уменьшение в ночное время. Однако в этой периодике имеются специфические особенности. Так, максимальное содержание гормона роста в крови наблюдается поздним вечером, в начальные стадии сна, а гормонов надпочечников глюкокортикоидов — в утренние часы.

4 вопрос Функции гормонов заключаются в изменении обмена веществ в тканях (метаболическое действие), активации генетического аппарата, регулирующего рост и формообразование различных органов тела, запуске различных функций (например, выделение из печени глюкозы в кровь при работе), модуляции текущей активности различных органов (например, изменения частоты сердцебиений при эмоциональных состояниях организма).

Деятельность желез внутренней секреции находится под контролем многочисленных прямых и обратных связей в организме. Основным регулятором их функций является гипоталамус, непосредственно связанный с главной эндокринной железой—гипофизом, влияния которого распространяются на другие периферические железы.

ФУНКЦИИ ГИПОФИЗА

Гипофиз состоит из трех долей:

1) передняя доля или аденогипофиз,

2) промежуточная доля и

3) задняя доля или нейрогипофиз.

В ад еноги пофизе главную секреторную функцию выпол­няют 5 групп клеток, которые вырабатывают 5 специфических гор­монов. Среди них выделяют тропные гормоны (лат. тропос — направление), регулирующие функции периферических желез, и эффекторные гормоны, непосредственно действующие на клеткимишени. К тропным гормонам относят следующие: кортикотропин или адренокортикотропный гормон (АКЛТ), регулиру­ющий функции коркового слоя надпочечников; тиреотропныи гормон (ТТГ), активизирующий щитовидную железу; гонадотропный гормон (ГТГ), влияющий на функции половых желез.

Эффекторными гормонами являются с о м а т о т р о п н ы и гормон (СТГ) или соматотропин, определяющий росттела, и пролактин, контролирующий деятельность молочных желез.

Выделение гормонов передней доли гипофиза регулируется веще­ствами, образуемыми нейросекреторными клетками гипоталамуса — гипоталамическими нейропептидами: стимулирующими секрецию — либеринами и тормозящими ее — с т а т и н а м и. Эти регулирующие вещества доставляются потоком крови из гипотала­муса в переднюю долю гипофиза, где и оказывают влияние на секре­цию гормонов клетками гипофиза.

Соматоропин представляет собой видоспецифичный белок, определяющий росттела (главным образом увеличивающий рост костей в длину).

Работы по генной инженерии с внедрением крысиного соматотропина в генетический аппарат мышей позволили получить супермышей вдвое большего роста. Однако, современные исследова­ния показали , что соматотропин организмов одного вида может уве-личивать рост тела у видов, стоящих на более низких ступенях эво­люционного развития, но не эффективен для более высокоразвитых организмов. В настоящее время найдено вещество-посредник, пере­дающий влияния СТГ на клетки-мишени, — соматомедин, который вырабатывается клетками печени и костной ткани. Соматотропин обеспечивает синтез белка в клетках, накопление РНК, усиливает транспорт из крови аминокислот в клетки, способствует усвоению азота, создавая положительный азотистый баланс в организме, помо­гает утилизации жиров. Выделение соматотропного гормона увели­чивается во время сна, при физических нагрузках, травмах, некото­рых инфекциях В гипофизе взрослого человека его содержание со­ставляет около 4-15 мг, у женщин среднее его количество несколько выше. Особенно увеличивается концентрация СТГ в крови у подро­стков в период полового созревания. При голодании его концентра­ция возрастает в 10-15 раз.

Чрезмерное выделение соматотропина в раннем возрасте приво­дит к резкому увеличению длины тела (до 240-250 см) — гигантизму, а его недостаток — к задержке роста —карликовости. Гипофизарные гиганты и карлики имеют пропорциональное телосложение, однако у них наблюдаются изменения некоторых функций организма, в ча­стности снижение внутрисекреторных функций половых желез. Из­быток соматотропина во взрослом состоянии (после окончания роста тела) приводит к разрастанию еще не окостеневших окончательно частей скелета — удлинению пальцев рук и ног, кистей и стоп, уродлиному росту носа, подбородка, а также к увеличению внутренних органов. Такое заболевание называется акромегалия.

Пролактин регулирует рост молочных желез, синтез и секре­цию молока (выведение молока обеспечивает другой гормон — окси-тоцин), стимулирует инстинкт материнства, а также влияет на водно-солевой обмен в организме, эритропоэз, вызывает послеродовое ожирение и др. эффекты. Его выделение рефлекторно активизиру­ется актом сосания. В связи с тем, что пролактин поддерживает суще­ствование желтого тела и выработку им гормона прогестерона, он по­лучил также название лютеотропного гормона.

Кортикотропин (адренокортикотропныйгормон — АКТГ) является крупным белком, при образовании которого выделяются в качестве побочных продуктов меланотропин (влияющий на образо­вание пигмента меланина) и важный пептид — эндорфин, обеспечи­вающий обезболивающие эффекты в организме. Основное влияние кортикотропин оказываетна функции коркового слоя надпочечников, особенно на образование глюкокортикоидов. Кроме того, он вызывает расщепление жиров в жировой ткани, увеличивает секре­цию инсулина и соматотропина. Стимулируют выделение кортикот-ропина различные стрессовые раздражители — сильная боль, холод, значительные физические нагрузки, психоэмоциональное напряже­ние. Способствуя усилению белкового, жирового и углеводного об­менов в стрессовых ситуациях, он обеспечивает повышение сопро­тивляемости организма действию неблагоприятныхфакторов среды. т. е. является адаптивным гормоном.

Тиреотропин (тиреотропныйгормон — ТТГ)увеличивает массу щитовидной железы, число активных клеток, способствует захвату йода, что в целом усиливает секрецию ее гормонов. В резуль­тате нарастает интенсивность всех видов обмена веществ, повышает­ся температуры тела. Образование ТТГ увеличивается при пониже­нии внешней температуры среды и тормозится травмами, болевыми ощущениями. Секреция ТТГ может вызываться условно-рефлек­торным путем — по сигналам, предшествующим охлаждению, т. е. контролируется корой больших полушарий. Это имеетбольшое зна­чение для процессов закаливания, тренировки к пониженным тем­пературам.

Гонадотропные гормоны (ГТГ) — фоллитропин и лютропин (их иначе еще называют фолликулостимулирующий и лютеинизирующий гормоны) — синтезируются и секретируются од­ними и теми же клетками гипофиза, они одинаковы у мужчин и жен­щин и по своему действию являются синергистами. Эти молекулы химически защищены от разрушения в печени. ГТГ стимулируют образование и секрецию половых гормонов, а также функции яич­ников и семенников. Содержание ГТГ в крови зависит от концентра­ции в крови мужских и женских половых гормонов, от рефлектор­ных влияний при половом акте, от различных факторов внешней среды, от уровня нервно-психических расстройств.

Задняя доля гипофиза секретирует гормоны вазопрессин и оксито-цин, которые образуются в клетках гипоталамуса, затем по нервным волокнам поступают в нейрогипофиз, где накапливаются и затем вы­деляются в кровь.

Вазопрессин (лат.ваз — сосуд, прессус—давление)оказывает двоякий физиологический эффект в организме.

Во-первых, он вы­зывает сужение кровеносных сосудов и повышение артериального давления.

Во-вторых, этот гормон увеличивает обратное всасывание воды в почечных канальцах, что вызывает повышение концентра­ции и уменьшение объема мочи, т. е. он действует в качестве антидиуретического гормона (АДГ). Его секреция в кровь стимулируется из­менениями водно-солевого обмена, физическими нагрузками, эмо­циональными стрессами. При употреблении алкоголя угнетается

секреция вазопрессина (АДГ), увеличивается выведение мочи и воз­никает обезвоживание организма. В случае резкого падения выра­ботки этого гормона возникает несахарный диабет, проявляющийся в патологической потере воды организмом.

Окситоцин стимулирует сокращения матки при родах, выде­ление молока молочными железами. Его секрецию усиливают им­пульсы от механорецепторов матки при ее растяжении, а также влия­ния женского полового гормона эстрогена.

Промежуточная доля гипофиза почти не развита у человека, име­ется лишь небольшая группаклеток, секретирующих меланотропный гормон, вызывающий образование меланина — пигмента кожи и волос. В основном эту функцию у человека обеспечивает кортикотропин передней доли гипофиза.

ФУНКЦИИ НАДПОЧЕЧНИКОВ

Надпочечники располагаются над почками и состоят из двух различающихся по своим функциям частей— коры надпочечни­ков (близкой по происхождению к половым железам) и мозгово­го вещества (формирующегося из симпатических клеток).

В коре вырабатывается группа гормонов, называемых кортикоидами или кортикостероидами. Кортикоиды являются жиз­ненно необходимыми для организма гормонами, их отсутствие при­водит к смерти.

Кора надпочечников состоит из следующих трех слоев:

• клубочковая (наружная)зона,секретирующаягормоны минералкортикоиды (в основном — альдостерон);

• пучковая (средняя)зона,секретирующаяглюкокортикоиды (преимущественно кортизол или гидрокортизол);

• сетчатая (внутренняя)зона, секретирующая небольшое кол и ч ество половых гормонов (андрогенов и эстрогенов).

М и нерал кортикоиды у человека представлены основным гормоном — альдостероном, который имеет существенное значение в регуляции минерального обмена в организме. Он способ­ствует поддержанию на постоянном уровне натрия и калия в крови, лимфе и межтканевой жидкости, увеличивая при необходимости об­ратное всасывание натрия в почках и выход калия в мочу. Сохране­ние натрия в плазме крови приводит к задержке воды в организме и повышению артериального давления. От правильного соотношения натрия и калия в жидких средах зависят процессы возникновения и проведения возбуждения в нервной и мышечной тканях, т. е. все процессы восприятия, переработки информации и управления пове­дением организма. Нарушение секреции альдостерона может при­вести к гибели организма. Образование альдостерона регулируется не только содержанием Na и К в крови, но и с помощью ренина, выделяемого эндокринной тканью почек при ухудшении в них кровотока.

Глюкокортикоиды главным образом обеспечивают синтез, глюкозы (глюконеогенез), образование запасов гликогена в печени и мышцах, увеличение концентрации глюкозы в крови (мобилиза­ция из печени). При этом они выполняют особую роль в белковом обмене. Они угнетают синтез белков в печени и мышцах (создают отрицательный азотистый баланс), увеличивают выход свободных аминокислот, ихпереаминирование и стимулируют образование из них ферментов, необходимых для новообразования глюкозы. Вызы­вая при этом мобилизациюжиров из жировой ткани, глюкокорти­коиды создают необходимые жировые и углеводные энергоресурсы для активной деятельности организма. Повышению работоспособ­ности способствует также увеличение этими гормонами восприим­чивости тканей к адреналину и норадреналину, повышение иммуни­тета и снижение аллергических реакций, улучшение процессов пере­работки информации в сенсорных системах и ЦНС. Все указанные эффекты глюкокортикоидов (кортизола) обеспечиваютповышение устойчивости организма к действию неблагоприятных факторов среды, стрессовым ситуациям, в связи с чем их называют адаптивны­ми гормонами.

Избыточное содержание кортизола в организме приводит к ожи­рению, гипергликемии, распаду белков, отекам, повышению артери­ального давления. При недостаточности кортизола развивается брон­зовая (или аддисонова) болезнь, которая сопровождается бронзовой окраской кожи, ослаблением деятельности сердечной и скелетных мышц, повышенной утомляемостью, снижением устойчивости кинфекционным заболеваниям.

Половые гормоны надпочечников — это преимущественно андроген ы (мужские половые гормоны) и эстрогены (женские половые гормоны), которые наиболее активны на ранних этапах онтогенеза (до полового созревания) и в пожилом возрасте (после снижения активности половых желез). Они ускоряют поло­вое созревание мальчиков, формируют половое поведение у жен­щин. Андрогены вызывают анаболические эффекты, повышая син­тез белков в коже, мышечной и костной ткани, способствуют разви­тию вторичных половых признаков по мужскому типу (характерное оволосение у мальчиков и избыточное оволосение — вирилизииця — у девушек).

Мозговой слой надпочечников содержит аналоги симпатических клеток (хромаффинные клетки), которые сегреги­руют адреналин и норадреналин, называемые катехол-аминами. Они синтезируются из аминокислоты

тирозина в результате цепочки поэтапных преобразований из предшественни­ков (тирозин-ДОФА-дофамин-норадреналин-адреналин). В мозго­вом слое синтезируется в 6 раз больше гормона адреналина, чем но-радреналина. Однако в плазме крови норадреналина оказывается в 4 раза больше за счет дополнительного его поступления из окончаний симпатических нервов. Эти гормоны различаются по способности связывать разные адренорецепторы клеток-мишеней: норадреналин имеет сродство к альфа-адренорецепторам всех сосудов, а адреналин к альфа-рецепторам сосудов большинства органов и к бета-адрено-рецепторам сосудов сердца, мышц и мозга, что определяет некоторые различия их влияний.

Адреналин и норадреналин играют важную роль в адаптации орга­низма к чрезвычайным напряжениям — стрессам, т. е. они являются адаптивными гормонами.

Адреналин вызывает целый ряд эффектов, обеспечивающих деятельное состояние организма:

• учащение и усиление сердечных сокращений, облегчение ды­хания путем расслабления бронхиальных мышц, что обеспечи­вает увеличение доставки кислорода тканям;

• рабочее перераспределение крови — путем сужения сосудов кожи и органов брюшной полости и расширения сосудов моз­га, сердечной и скелетных мышц;

• мобилизация энергоресурсов организма за счет увеличения выхода в кровь глюкозы из печеночных депо и жирных кислот из жировой ткани;

• усиление в тканях окислительных реакций и повышение теп­лопродукции;

• стимуляция анаэробного расщепления глюкозы в мышцах, т. е. повышение анаэробных возможностей организма;

• повышение возбудимости сенсорных систем и ЦНС. Норадреналин вызывает сходные эффекты, но сильнее действует на кровеносные сосуды, вызывая повышение артериально­го давления, и менее активен в отношении метаболических реакций. Активация выброса адреналина и норадреналина в кровь обеспечи­вается симпатической нервной системой, вместе с которой эти гор­моны функционально составляют еди ную симпато- адреналовую систему, обеспечивающую приспособительные реакции организма клюбым изменениям внешней среды.

ФУНКЦИИ ЩИТОВИДНОЙ (ТИРЕОИДНОЙ) ЖЕЛЕЗЫ

В щитовидной железе имеются две группы клеток, образу­ющих два основных вида гормонов. Одна группа клеток вырабаты­вает трийодтиронин и тироксин, а другая — кальцитонин. Первые клетки захватывают из крови соединения йода, преобразуют их в атомарный йод и в комплексе с остатками аминокислоты тирозина синтезируют гормоны трийодтиронин (Т ) и тетрайод-тиронин или тироксин (Т ), которые поступают в кровь и лимфу. Эти гормоны, активизируя генетический аппарат клеточно­го ядра и митохондрии клеток, стимулируют все виды обмена ве­ществ и энергетический обмен организма. Они усиливают поглоще­ние кислорода, увеличивают основной обмен в организме и повыша­ют температуру тела, влияют на белковый, жировой и углеводный обмен, обеспечивают рост и развитие организма, усиливают эффек­тивность симпатических воздействий на частоту сердечных сокра­щений, артериальное давление и потоотделение, повышают возбуди­мость ЦНС.

В крови тироксин существует в связанной с белками неактивной форме.

Лишь около 0.1 % его количества находится в свободной, ак­тивной форме, которая и вызывает функциональные эффекты. Бо­лее выраженным физиологическим действием обладает трийодтиро­нин, но его содержание в крови значительно ниже.

Гормон 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. В регуляции секреции кальцитонина участвуют гормоны желудочно-кишечного тракта, в частности гастрин.

При недостаточном поступлении в организм йода возникает рез­кое снижение активности щитовидной железы — гипотиреоз. В детс­ком возрасте это приводит к развитию кретинизма — задержке рос­та, полового, физического и умственного развития, нарушениям пропорций тела. Дефицит гормонов щитовидной железы во взрос­лом состоянии вызывает слизистый отек тканей — микседему. Он возникает в результате нарушения белкового обмена, повышающего онкотическое давлениетканевой жидкости, и соответственно, вызы­вающего задержку воды в тканях. При этом, несмотря на разрастание железы (зоб), секреция гормонов снижена. Для компенсации недо­статка йода в пище и воде, имеющегося в некоторых регионах земли и вызывающего так называемый эндемический зоб, в рацион населе­ния включают йодированную соль и морепродукты. Гипотиреоз мо­жет также возникать при генетических аномалиях, в результате ауто­иммунного разрушения щитовидной железы и при нарушениях сек­реции тиреотропного гормона гипофиза.

В случае гипертиреоза (избыточного образования гормонов щи­товидной железы) возникают токсические явления, вызывающие Базедову болезнь. Происходит разрастание щитовидной железы (зоб), повышается основной обмен, наблюдаются потеря веса, пучег­лазие, повышение раздражительности, тахикардия.