Эндокринная система. Основные гормоны, регулирующие метаболизм и развитие

Общие представления о гормональной регуляции.

Гуморальная регуляция.

Лекция 12

Существует несколько видов гуморальной коммуникации между клетками. В некоторых случаях клетка выделяет вещества, которые оказывают специфическое действие на ту же клетку. Такой механизм называют аутокринной регуляцией. В тех случаях когда секретируемый агент действует на соседние клетки, говорят о паракринной регуляции. Наконец в многоклеточных организмах функционирует эндокринная система. Как у позвоночных, так и у беспозвоночных животных существуют специализированные эндокринные железы (железы внутренней секреции). Химические посредники, выделяемые такими железами и доставляемые с кровью к удаленным тканям-мишеням, называются гормонами. Если при этом посредник секретируется в кровь нервными клетками, то речь идет о нейроэндокринной системе.

Между медиаторами и гормонами нет четкого структурного разграничения. В некоторых случаях определенные молекулы выполняют функцию нейромедиатора, а в других те же или очень сходные молекулы могут действовать как гормоны. Главное различие между ними функциональное. Медиаторы, действуют чрезвычайно быстро через синаптическую щель на небольшом расстоянии, тогда как гормоны передают сигнал через кровь и межклеточную жидкость значительно медленнее, действуют длительно и на большие расстояния.

По химическому строению большинство гормонов найденных у многоклеточных животных, можно отнести к одной из четырех групп веществ: 1) амины, 2) простагландины, 3) стероиды и 4) пептиды (белки). Наиболее простые по своей структуре амины, которые мы уже рассматривали в связи с их медиаторной функцией. Более сложными являются простагландины - это циклические производные ненасыщенных жирных кислот, главным образом, арахидоновой кислоты. Стероидные гормоны относятся к производным полициклических углеводородов, причем все они образуются из общего предшественника - холестерола. Наиболее сложными и крупными молекулами являются пептидные и белковые гормоны.

Основной железой внутренней секреции называют гипофиз, который состоит из задней доли, называемой нейрогипофиз, и передней доли или аденогипофиза. Гипофиз выделяет по меньшей мере 9 гормонов, многие из которых регулируют активность других эндокринных желез. Сам гипофиз в свою очередь находится под контролем нейросекреторных клеток гипоталамуса - отдела расположенного в основании мозга над гипофизом. Эти клетки реагируют на сенсорные сигналы от различных частей тела, участвуя, таким образом, в нейроэндокринных рефлексах, регулирующих целый ряд функций, в том числе функции терморегуляции, осморегуляции, регулирования половых циклов.

Гормоны нейрогипофиза. В нейрогипофизе секретирует два важнейших гормона. Это нонапептиды (из 9 аминокислот) окситоцин и вазопрессин, которые образуются в результате гидролиза общего предшественника, вырабатываемого в гипоталамусе. Окситоцин регулирует тонус гладкой мускулатуры, особенно мускулатуру матки беременных и по этой причине используется в качестве фармакологического средства для стимуляции родов. Вазопрессин повышает кровяное давление, действуя постепенно и длительно. Этот гормон оказывает сильное влияние на водно-солевой обмен, понижая диурез (выделение мочи). Поэтому вазопрессин называют антидиуретическим гормоном (АДГ). При его недостатке увеличивается выделение мочи и развивается несахарный диабет.

Гормоны аденогипофиза. В аденогипофизе образуются гормоны регулирующие активность других эндокринных желез и гормоны действующие непосредственно на ткани мишени. К первой группе относятся:

- адренокортикотропный гормон (АКТГ), стимулирующий синтез и секрецию стероидных гормонов корой надпочечников;

- тиреотропный гормон (ТТГ), усиливает синтез и секрецию тиреоидных гормонов щитовидной железой

- гонадотропные гормоны — фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) и лютеинизирующий гормон (ЛГ), действуют на половые железы. ФСГ стимулирует развитие яичников и в последующем выход из них эстрогенов (женские половые гормоны), а также рост яичек и сперматогенез (у мужчин). ЛГ у женщин вызывает периодический выход яйцеклетки из яичника (овуляцию), а также развитие после этого желтого тела, секретирующего стероидный гормон прогестерон. У мужчин ЛГ способствует развитию клеток Лейдига в яичках, продуцирующих андрогены (мужские половые гормоны).

Гормоны аденогипофиза, действующие на ткани-мишени непосредственно:

- соматотропный гормон (СТГ) или гормон роста, стимулирующий синтез РНК и белка и рост всех тканей;

- пролактин - стимулирует синтез белка молока и развитие молочных желез.

- меланоцитстимулирующий гормон (МСГ) – стимулирует отложение пигмента меланина в коже.

Выделение гормонов аденогипофиза регулируется рилизинг-(либерины) и ингибирующими (статины) факторами гипоталамуса. Известно 6 рилизинг-факторов (РФ). Это ТТГ-РФ, ЛГ-РФ, СТГ-РФ, МСГ-РФ, пролактин-РФ и гонадотропин–РФ (один на два гонадотропных гормона ФСГ и ЛГ) и 3 ингибирующих фактора — соматостатин (СТ-ИФ), меланостатин (МСГ-ИФ), пролактостатин.

Циркулирующие в крови гормоны могут действовать либо на гипофиз, ингибируя высвобождение тропных гормонов, либо на гипоталамус, снижая высвобождение рилизинг-факторов. Это регуляция по принципу отрицательной обратной связи, обеспечивающая поддержание необходимого уровня гормонов. Половые стероидные гормоны (эстрогены, андрогены, прогестерон) оказывают ингибирующее действие на секрецию гонадотропин-РФ уровне гипоталамуса. По принципу отрицательной обратной связи действуют гормональные контрацептивы. Наиболее распространенные противозачаточные средства представляют собой комбинацию эстрогена и прогестерона, введение которых в начале менструального цикла подавляет выработку ЛГ и овуляция не происходит. Вместо естественных гормонов применяют их производные, которые не разрушаются в печени и эффективны при пероральном применении.

Надпочечники, расположенные около почек, состоят из двух типов железистой ткани: наружной коры и внутреннего мозгового слоя. На кору надпочечников воздействует АКТГ, который стимулирует в ней синтез из холестерола и секрецию целой группы стероидов. В эту группу входят: минералокортикоиды (гл. образом альдостерон), регулирующие функцию почек; глюкокортикоиды (кортизол), обладающие широким спектром действия, в том числе и противовоспалительным. Глюкокортикоиды способствуют мобилизации энергетических ресурсов в ответ на различные виды стресса. Атрофия или повреждения коры надпочечников приводят к аддисоновой болезни (первичной надпочечниковой недостаточности), при которой снижен синтез альдостерона и кортизола. Это приводит к сонливости, мышечной слабости, снижению реакции на стресс и к гипогликемии. В результате пониженной выработки кортизола по механизму отрицательной обратной связи увеличивается секреция гипофизом АКТГ и МСГ (оба гормона образуются из общего белкового предшественника – проопиемеланокортина), что приводит к отложению в коже пигмента.

Примером хронически повышенного синтеза кортизола, обусловленного усиленной секрецией АКТГ, является синдром Иценко-Кушинга. Для больных с этим синдромом характерно лунообразное лицо, исхудание конечностей и отложение жира в области талии, лица и шеи. Такие больные восприимчивы к инфекциям вследствие иммунодефицита и часто страдают сахарным диабетом. Повышенная секреция кортикостероидов приводит также к задержке натрия и гипертонии.

В мозговом слое надпочечников т.н. хромаффинные клетки синтезируют катехоламины адреналин и норадреналин. В большинстве тканей катехоламины вызывают сходный эффект, в частности, адреналин и норадреналин действуют одинаково на сосуды кожи (сужают) и величину кровяного давления (повышают), угнетают моторику кишечника. Однако, некоторые сосуды, например, скелетных мышц, коронарные адреналин расширяет. Различие в действии катехоламинов связано с тем, что адреналин преимущественно связывается с β-адренэргическими рецепторами, при этом активируется аденилатциклаза, а норадреналин с α-адренэргическими рецепторами, в этом случае аденилатциклаза ингибируется и повышается внутриклеточный уровень Са2+. Известно редкое заболевание — доброкачественная опухоль феохромоцитома, исходящая из хромаффинных клеток. Это заболевание характеризуется приступами резкого повышения артериального давления (до 300 мм рт. ст.), в результате периодического выбрасывания из опухоли в кровоток значительных количеств адреналина и норадреналина.

Щитовидная железа выделяет тиреоидные гормоны (L-тироксин и трийодтиронин), которые воздействуют на печень, почки, сердце, нервную систему и скелетные мышцы, стимулируя клеточное дыхание и метаболизм, что приводит к увеличению теплопродукции, и это играет важную роль в терморегуляции. Действуя совместно с СТГ, тиреоидные гормоны стимулируют синтез белка в период развития. Все тиреоидные гормоны содержат йод и для того чтобы у человека в щитовидной железе происходил их нормальный синтез суточное потребление йода должно составлять примерно 150 мкг. В щитовидной железе содержится запас тиреоидных гормонов, который, при нарушении процессов их синтеза, например, вследствие недостаточного поступления с пищей йода, может покрывать потребности организма в течение нескольких месяцев. при дальнейшем недостатке йода в организме развивается гипотиреоз. Гипотиреоз приводит к замедлению всех метаболических процессов, что в свою очередь приводит к замедленной реакции организма на различные внешние раздражители и повышенной утомляемости. У взрослых эти симптомы полностью снимаются с помощью терапевтического приема тиреоидных гормонов. У детей гипотиреоз ведет к замедленному физическому и умственному развитию организма (кретинизм). В некоторых районах с эндемическим дефицитом йода кретинизм встречался довольно часто. В настоящее время для предотвращения развития гипотиреоза используют соответствующую йодную профилактику, например, добавляют NaI к поваренной соли.

При повышенной секреции гормонов щитовидной железы развивается гипертиреоз (базедова болезнь, тиреотоксикоз, синдром Грейвса). При этом значительно возрастает потребление кислорода тканями, что сопровождается такими симптомами как нервозность, тахикардия, тремор (дрожание пальцев, конечностей, век,) потливость, непереносимость тепла, субфебрильная температура, утомляемость, потеря веса, экзофтальм. Кожа таких больных нежная, влажная, волосы тонкие, обильно выпадают, ногти тонкие, ломкие. По мнению многих специалистов ведущее значение в развитии тиретоксикозов имеют психотравмы, а при синдроме Грейвса – аутоиммунные реакции.

Поджелудочная железа выделяет свой секрет (панкреатический сок) в жедудочно-кишечный тракт (двенадцатиперстную кишку), который считается внешней средой по отношению к организму и поэтому поджелудочную железуотносят к железам внешней секреции (экзокринным железам). Однако, в небольших эндокринных участкахподжелудочной железы, островках Лангерганса, расположенных среди экзокринной ткани, синтезируются гормоны глюкагон и инсулин. Полипептидный гормон инсулин оказывает регулирующее действие на метаболические процессы, в том числе стимулирует поглощение глюкозы почти всеми клетками (кроме нервных), облегчая прохождение ее через клеточную мембрану. Действие инсулина ведет к понижению концентрации глюкозы в крови, которая в норме составляет 0,8-1,0 г/л. При нарушении синтеза и недостатке инсулина развивается тяжелое системное заболевание сахарный диабет. При сахарном диабете увеличивается содержание сахара в крови, и часть его выводится из организма с мочой. Если заболевание прогрессирует, у больного может наступить диабетическая кома и для его спасения необходимо срочное введение инсулина. При повышенной секреции инсулина, уровень глюкозы в крови падает. Так как ЦНС получает всю необходимую для ее функционирования энергию в результате окисления глюкозы, поступающей в нервную ткань из крови, то снижение уровня глюкозы в крови до 0,2-0,5 г/л приводит к гипогликемическому шоку, сопровождающемуся помутнением сознания и даже комой. Спасти больного в этом случае можно только срочным внутривенным введением глюкозы.