Центральным органом иммунитета является железа внутренней секреции
План
1. Общее понятие о железах внутренней секреции.
2. Гормоны. Механизм действия гормонов.
3. Функции желез внутренней секреции.
4. Регуляция эндокринных функций.
Общее понятие о железах внутренней секреции.
Железами внутренней секреции, или эндокринными, называют железы, не имеющие выводных протоков и выделяющие свой секрет — гормоны в кровь или тканевую жидкость. К железам внутренней секреции относятся гипофиз, эпифиз, щитовидная железа, околощитовидные железы, вилочковая железа, надпочечники, поджелудочная железа (островки Лангерганса) и половые железы (внутрисекреторная часть). Эндокринной функцией обладает гипоталамус — отдел промежуточного мозга.
Гормоны. Гормоны — это биологически активные вещества, оказывающие специфическое действие на обмен веществ, рост и развитие организма. Гормоны по химическому составу делят на три группы: первая — пептидные и белковые гормоны (инсулин); ко второй группе относятся производные аминокислот (тироксин, адреналин) и третья группа — стероидные (андрогены, эстрогены и кортикостероиды).
Все гормоны обладают рядом общих свойств. Во-первых, их физиологическая активность чрезвычайно высока: ничтожно малое количество гормона вызывает очень значительные изменения организме. Во-вторых, отличаются избирательностью воздействия: большинство из них действует лишь на один определенный орган, который называется органом-мишенью для данного гормона. В-третьих, гормоны неустойчивы и быстро разрушаются в организме.
Механизм действия гормонов. Действие гормонов направлено в основном на деятельность ферментов или на процессы проницаемости клеточных мембран. Механизм действия гормонов на проницаемость мембран пока не выяснен, но сам факт такого действия установлен. Так, инсулин влияет на проницаемость мембран клеток для глюкозы.
Более исследован процесс влияния гормонов на ферменты, их активность и синтез. Механизм действия гормонов на активность ферментов заключается в том, что гормон взаимодействует с определенным участком клеточной мембраны — рецептором. Сигнал об этом передается внутрь клетки и приводит к образованию циклического АМФ (ц — АМФ), который через ряд посредников, вызывает активацию определенных ферментов, в основном путем фосфорилирования. По такому механизму действует, например, адреналин, вызывающий активацию фосфорилазы, — фермента, расщепляющего гликоген, и липазы, гидролизующей липиды.
Для поддержания роста, жизнедеятельности и развития организма требуется определенный уровень гормонов в крови. При недостатке того или иного гормона говорят о гипофункции данной железы. Если гормоны вырабатываются железой в избытке, то это считают гиперфункцией. При гипо- и гиперфункции желез возникают эндокринные заболевания.
Функции желез внутренней секреции. Гипофиз. Небольшая по величине железа массой (0,5-0,7 г), расположена в углублении турецкого седла черепа. Гипофиз состоит из трех долей: передней, промежуточной и задней. Передняя доля (аденогипофиз) вырабатывает и выделяет тропные гормоны: соматотропный гормон (СТГ), тиреотропный гормон (ТТГ), адренокортикотропный гормон (АКТГ), гонадотропные гормоны (ГТГ). Соматотропный гормон регулирует рост. Гиперфункция в детском возрасте приводит к гигантизму, у взрослого человека возникает акромегалия — увеличение размеров носа, нижней челюсти, кистей рук и стоп ног.
При гипофункции в детском возрасте происходит задержка роста — карликовость. Гипофункция у взрослых приводит к изменению обмена веществ: либо к общему ожирению, либо к резкому похуданию. Тиреотропный гормон действует на щитовидную железу, стимулируя ее функцию. Адренокортикотропный гормон усиливает синтез гормонов коры надпочечников. К гонадотропным гормонам относятся фолликуло-стимулирующий гормон (ФСГ) — способствует росту половых клеток; лютеинизирующий гормон (ЛГ) — усиливает образование половых гормонов и рост желтого тела.
Промежуточная доля гипофиза выделяет интермидин, влияющий на пигментацию кожи.
Задняя доля гипофиза (нейрогипофиз) выделяет два гормона — вазопрессин, или антидиуретический гормон (АДГ), и окситоцин. Они образуются в нейросекреторных клетках гипоталамуса. По аксонам нервных клеток эти гормоны поступают в заднюю долю гипофиза. Вазопрессин влияет на гладкую мускулатуру артериол, увеличивая их тонус и повышая артериальное давление; усиливает обратное всасывание воды из канальцев почек в кровь, уменьшая тем самым диурез. Окситоцин действует на гладкую мускулатуру матки, усиливая ее сокращение в конце беременности, а также стимулирует выделение молока.
Эпифиз (шишковидное тело). Эпифиз расположен в полости черепа, над таламусом между холмами среднего мозга. Масса его у взрослого человека составляет примерно 0,2 г. Эпифиз выделяет серотонин и мелатонин и ряд полипептидов, которые обладают гормональным действием. Серотонин синтезируется днем, а мелатонин ночью. Свет угнетает синтез мелатонина. Эпифиз оказывает влияние на половое созревание, на функции половых желез, на сон и бодрствование.
Щитовидная железа. Щитовидная железа расположена на шее впереди гортани. В ней различают две доли и перешеек. Масса щитовидной железы взрослого человека составляет 30-40 г. Железа покрыта снаружи соединительнотканной капсулой. Она состоит из множества долек. Каждая долька состоит из отдельных пузырьков фолликулов, стенки которых образованы однослойным эпителием, расположенным на базальной мембране, а полости заполнены вязкой массой — коллоидом.
Коллоид является основным носителем биологически активных веществ, из которых образуются гормоны. Щитовидная железа вырабатывает гормоны тироксин (Т4), трийодтиронин (Т3), и кальцитонин (вырабатывается С-клетками, не поступает в полость фолликула как тиреоидные гормоны, а выводится в кровь). Ежедневно в составе тиреоидных гормонов выделяется до 0,3 мг йода. Следовательно, человек должен ежедневно с пищей и водой получать йод.
Тироксин и трийодтиронин стимулируют окислительные процессы в клетках, оказывают влияние на белковый, углеводный, жировой, водный и минеральный обмен, на рост, развитие и дифференцировку тканей. Кальцитонин регулирует содержание кальция в крови.
При пониженной функции щитовидной железы (гипотериозе) у детей возникает кретинизм (задерживается физическое, психическое развитие, снижаются умственные способности). У взрослых людей гипотиреоз ведет к тяжелому заболеванию — микседеме (происходит снижение основного обмена, развивается ожирение, апатия, понижается температура тела). При гиперфункции щитовидной железы (гипертиреозе) возникает базедова болезнь, характерными симптомами которой являются повышение возбудимости центральной нервной системы, основного обмена, учащение сердцебиений, экзофтальм (пучеглазие), снижение массы тела, наличие зоба. В местах, где вода, пища бедны йодом, входящим в состав гормонов щитовидной железы, развивается заболевание, которое называется эндемическим зобом.
Околощитовидные железы. Околощитовидные железы — это четыре небольших тельца, расположенных позади долей щитовидной железы, в ее капсуле, по две с каждой стороны. Форма их овальная или круглая, общая масса очень незначительная — 0,25-0,5 г. Эти железы вырабатывают паратгормон, регулирующий обмен кальция и фосфора в крови. У человека при гипофункции околощитовидных желез возникает тетания — заболевание, характерным симптомом которого являются приступы судорог. В крови снижается содержание кальция и увеличивается количество калия, что резко повышает возбудимость. При недостатке в крови кальция происходит освобождение его из костей, а как следствие этого — размягчение костей. Если в крови избыток кальция в условиях гиперфункции желез, то он откладывается в сосудах, аорте, почках.
Вилочковая железа. Вилочковая железа состоит из правой и левой долей, соединенных рыхлой клетчаткой. Книзу железа расширена, вверху сужена. Масса вилочковой железы у новорожденных — 7,7-34 г. До трех лет наблюдается ее увеличение, от трех до двадцати лет масса стабилизируется, а в старшем возрасте составляет в среднем 15 г. Вилочковая железа вырабатывает гормон тимозин, участвующий в регуляции нервно-мышечной передачи, углеводного обмена, обмена кальция. В настоящее время вилочковую железу рассматривают как центральный орган иммунитета. В железе размножаются и дифференцируются клетки — предшественники Т-лимфоцитов. Зрелые Т-лимфоциты (ответственны за развитие иммунитета) из тимуса заселяют периферические лимфоидные органы.
Надпочечники. Надпочечники это парные железы, расположенные над верхними концами почек. Масса обеих желез около 15 г. Они состоят из двух слоев: наружного (коркового) и внутреннего (мозгового). В корковом веществе вырабатываются три группы гормонов: глюкокортикоиды, минералокортикоиды и половые гормоны. Глюкокортикоиды (кортизон, кортикостерон и др.) влияют на обмен углеводов, белков, жиров, стимулируют синтез гликогена из глюкозы, обладают способностью угнетать развитие воспалительных процессов.
Велика роль глюкокортикоидов при больших мышечных напряжениях, действии сверхсильных раздражителей, недостатке кислорода. При этом вырабатывается значительное количество глюкокортикоидов, обеспечивающих приспособление организма к чрезвычайным условиям. Минералокортикоиды (альдостерон и др.) регулируют обмен натрия и калия, действуют на почки. Альдостерон усиливает обратное всасывание натрия в почечных канальцах и выведение калия, регулирует водно-солевой обмен, тонус кровеносных сосудов, способствует повышению давления.
Половые гормоны коры надпочечников (андрогены, эстрогены, прогестерон) обусловливают развитие вторичных половых признаков. При недостаточной функции коры надпочечников развивается заболевание, называемое бронзовой болезнью. Кожа приобретает бронзовую окраску, наблюдается повышенная утомляемость, потеря аппетита, тошнота, рвота. При гиперфункции надпочечников отмечается увеличение синтеза гормонов, особенно половых. При этом меняются вторичные половые признаки.
Например, у женщин появляются борода, усы и т.д. 5 Мозговой слой надпочечников вырабатывает адреналин и норадреналин. Адреналин повышает систолический объем, ускоряет частоту сердечных сокращений, вызывает сужение сосудов (исключая сосуды сердца и легких), увеличивает кровоток в печени, скелетных мышцах и мозге, повышает уровень сахара в крови, усиливает распад жиров. При различных экстремальных состояниях в крови увеличивается содержание адреналина.
Норадреналин выполняет функцию медиатора при передаче возбуждения в синапсах. Он замедляет частоту сердечных сокращений, снижает минутный объем.
Поджелудочная железа. Является железой смешанной секреции, выделяет пищеварительные ферменты в двенадцатиперстную кишку по выводному протоку, а гормоны — непосредственно в кровь. Гормонопродуцирующей тканью в ней являются панкреатические островки Лангерганса, альфа-клетки которых вырабатывают гормон глюкагон, способствующий превращению гликогена печени в глюкозу крови, в результате чего увеличивается уровень сахара в крови. Второй гормон — инсулин — вырабатывается бета-клетками островков. Инсулин повышает проницаемость клеточных мембран для глюкозы, что способствует ее расщеплению тканями, отложению гликогена и уменьшению количества сахара в крови. При недостаточности функций поджелудочной железы развивается сахарный диабет.
Половые железы. Семенники у мужчин и яичники у женщин также относятся к железам смешанной секреции. За счет внешнесекреторной функции образуются сперматозоиды и яйцеклетки. Эндокринная функция связана с выработкой мужских и женских половых гормонов. В семенниках вырабатываются андрогены — тестостерон и андростерон. Они стимулируют развитие полового аппарата и вторичных половых признаков, увеличивают образование белка в мышцах, необходимы для созревания сперматозоидов.
В яичниках образуются женские половые гормоны — эстрогены. В фолликулах синтезируется эстрадиол, под влиянием которого происходит рост половых органов, формирование вторичных половых признаков, характерных для женщин. Другой гормон — прогестерон — вырабатывается клетками желтого тела, которое образуется на месте лопнувшего фолликула яичника. Это гормон беременности. Он способствует имплантации яйцеклетки в матке, задерживает созревание и овуляцию фолликулов, стимулирует рост молочных желез.
Регуляция эндокринных функций. Регуляция образования и выделения гормонов железами внутренней секреции осуществляется нервно-гуморальным путем. Центральную роль в сохранении гормонального равновесия играет гипоталамус. Гипоталамус и гипофиз составляют функциональный комплекс, называемый гипоталамо-гипофизарной системой. Его назначение — нейрогуморальная регуляция всех вегетативных функций и поддержание гомеостаза. Гипоталамус оказывает влияние на эндокринные железы по нисходящим нервным путям либо через гипофиз (гуморальный путь).
Нервное возбуждение стимулирует в гипоталамусе синтез активных пептидов, которые называются релизинг-факторами. Их действие направлено на гипофиз и способствует синтезу его гормонов. Последние доставляются кровью к другим железам внутренней секреции и стимулируют выработку ими гормонов, которые поступают к определенным органам и тканям и проявляют свое действие.
Эндокринная система как явление природы
Эндокринная система, она же система нейрогуморальной регуляции (досл. «нервно-жидкостного управления»), чрезвычайно сложна. Ее структура, состав и функционирование находятся, по всей видимости, на пределе того, что в принципе может исследовать и постичь современная наука, вооруженная могучим (как ей кажется) инструментальным, лабораторно-аналитическим и вычислительным арсеналом. Целый раздел медицины, называемый эндокринологией, занимается изучением этой системы, ее нормальной работы, различных ее дисфункций и заболеваний, а также способов лечения последних. Целый сектор фармакологии занят разработкой, синтезом и совершенствованием т.н. гормонсодержащих препаратов; несмотря на хроническую проблему побочных эффектов, обойтись без этой группы лекарственных средств сегодня уже невозможно.
Относящиеся к эндокринной системе органы (железы), ткани или клетки определенного типа, – к примеру, клетки Кульчицкого в слизистой кишечника, – вырабатывают особые органические соединения, которые обычно называют биоактивными регуляторами, нейромедиаторами, сигнальными биохимическими веществами, но чаще всего просто гормонами. Это слово в переводе с греческого означает «возбуждать», «побуждать» или, более современным языком, «активировать». Гормоны поступают непосредственно в кровоток; малейшие колебания их концентрации в живых тканях улавливаются специфическими клетками-рецепторами, чувствительными к той или иной группе гормонов и способными реагировать на гормональные «команды», – например, повышением температуры тела, снижением кровяного давления в сосудах, интенсивным лактогенезом в молочных железах, и мн.др. Таким способом запускаются, форсируются, тормозятся или полностью подавляются, – словом, контролируются, – практически все физиологические и психические процессы в организме. При этом каждая железа секретирует, как правило, несколько гормонов, а каждый гормон в свою очередь влияет на несколько взаимосвязанных процессов.
Синонимический термин «нейрогуморальная регуляция» не случайно содержит корень «нейро-». Согласно современным представлениям, эндокринная система играет важнейшую, исключительную роль в жизнедеятельности организма, но все же не является по отношению к нему «верховной властью». Иерархическое главенство принадлежит центральной нервной системе (ЦНС), т.е. головному и спинному мозгу. Гормоны отвечают за всё, однако секреторной активностью самих эндокринных желез управляют особые церебральные образования и придатки, – прежде всего, связка гипоталамус-гипофиз в нижней области головного мозга, в т.н. промежуточном мозге, – используя для этого сигнальные электрохимические импульсы и целую паутину нейронных каналов связи (в IT такую внутреннюю сеть назвали бы интранетом). Учитывая сказанное, эндокринологию сегодня все чаще отождествляют с нейроэндокринологией (которая полвека назад считалась отдельным направлением), а группу расстройств, ранее традиционно называемых гормональными, интерпретируют как нейроэндокринные заболевания или дисфункции.
Трудно сказать, почему у эволюционирующих млекопитающих возникла столь сложная, многоступенчатая и многоэлементная нейроэндокринная система. Как известно, природа больше всего заботится о целесообразности, и меньше всего – о том, чтобы человеку было удобно ее изучать. Возможных путей и вариантов у природы всегда очень много; скорее всего, бесконечно много. Регулировать жизнедеятельность высших организмов наверняка можно было бы как-нибудь иначе, и желательно – попроще. Однако нельзя отрицать следующее. Человек современный, разумный и технологический, пока еще очень далек от создания искусственной системы, подобной ему самому, – системы столь же компактной, энергетически экономной и эффективной, обладающей сразу пятью автономными сенсорными блоками и двумя универсальными манипуляторами; системы, оптимально сочетающей силу, гибкость и подвижность, безусловные и условные рефлексы, сознание и бессознательное; вдобавок системы самовоспроизводящейся, в какой-то степени самообучающейся и, главное, сохраняющей гомеостаз (постоянство внутренних условий), т.е. самонастраивающейся практически под любые внешние условия. Поэтому сегодня нам остается только восхититься, поблагодарить природу за нашу удивительную эндокринную систему – и продолжить упорное исследование ее бесчисленных загадок.
Основные эндокринные железы
Нередко можно встретить выражение «главная эндокринная железа», причем в разных источниках эта роль отводится то гипофизу, то гипоталамусу. Никто не знает, какие открытия будут сделаны завтра, поэтому ограничимся осторожным повторением вышесказанного: насколько нам известно сегодня, активность нейроэндокринной системы (по крайней мере, большинства желез внутренней секреции) контролируется парой гипоталамус-гипофиз. Кроме того, к важнейшим функциям гипофиза относится продукция соматотропного гормона, регулирующего процессы роста и формирования организма.
Эпифиз (шишковидное тело головного мозга)один из центральных нейроэндокринных регуляторов. Является своеобразным тормозом или ограничителем, который блокирует чрезмерный «разгон» эндокринных желез. В частности, нормализует секрецию соматотропина и половых гормонов, предотвращает опухолевые процессы.
Щитовидная железа участвует в регуляции метаболизма, прежде всего усвоения йода и кальция; влияет на многие зависимые системы и процессы (от общего энергообмена и интеллектуальной продуктивности до регенерации тканей опорно-двигательного аппарата).
Паращитовидные (околощитовидные) железы регулируют состояние костных и мышечных тканей, внутриглазных структур, почек.
Надпочечники вырабатывают, по современным данным, около полусотни сигнальных веществ. Наиболее известные и изученные функции – обеспечение водно-солевого, углеводного, минерального, белкового обмена, продукция мужских и женских половых гормонов (наряду с половыми железами-гонадами). Знаменитые глюкокортикостероидные гормоны, вырабатываемые корой надпочечников, не являются, конечно, панацеей и могут приводить к многочисленным нежелательным эффектам (особенно при пероральном приеме), однако зачастую оказываются единственным «спасательным кругом» благодаря выраженному противовоспалительному, антиаллергическому, иммуномодулирующему, противошоковому и антистрессовому действию. Не менее известны такие биорегуляторы, как адреналин и норадреналин (катехоламиновые гормоны, продуцируемые мозговым веществом надпочечников).
Параганглииособые скопления клеток, которые с полным правом можно назвать нейроэндокринными: отвечают за чувствительность, регулируют обмен хрома и одновременно секретируют катехоламины, подобно надпочечникам.
Поджелудочная железа функционально относится к пищеварительной системе, однако содержит незначительный (1-3% от массы железы) объем эндокринных клеток, сконцентрированных в т.н. островках Лангерганса и продуцирующих инсулин – гормон-регулятор уровня глюкозы в крови.
Яички (у мужчин), яичники (у женщин) – секретируют половые гормоны (андрогены и эстрогены). Эндокринную роль выполняет также плацента при вынашивании беременности.
Вилочковая железа (тимус) производит, в основном, иммунорегулирующие гормоны.
Следует отметить, что к настоящему времени известны далеко не все функции эндокринных желез и вырабатываемых ими гормонов; здесь приводятся лишь наиболее важные и исследованные из них.
Наиболее распространенные эндокринные заболевания
Количество самостоятельных болезней и синдромов, связанных с нарушениями гормонального баланса, сегодня оценивается на уровне примерно шести тысяч. Иными словами, большинство известных современной медицине болезней (около десяти тысяч) действительно являются гормональными. Некоторые из них сегодня грозят приобрести пандемический характер, другие встречаются спорадически редко; одни являются врожденными и генетически обусловленными, другие приобретаются в течение жизни под действием многочисленных этиопатогенетических факторов (травмы, опухоли, воспаления и т.д.).
Наиболее распространенным и известным эндокринно-метаболическим заболеванием следует, по-видимому, считать сахарный диабет. Очень распространена также патология щитовидной железы, в частности, эндемичные йододефицитные состояния, гипертиреоз, тиреоидит и мн. др. Выраженное негативное влияние на весь организм, его формирование, строение, внешний облик, функционирование, – оказывают аномалии и поражения желез, продуцирующих половые гормоны, кортикоиды, соматотропин. Даже известный предменструальный синдром у женщин представляет собой не что иное, как транзиторный, циклически повторяющийся и преходящий гормональный дисбаланс.
В целом, эндокринологии приходится мыслить воистину глобально и системно, имея дело с огромным количеством перекрестно-связанных процессов, нормальных и патологических. Однако заболевания этой группы, некогда бывшие совершенно непостижимыми, в настоящее время успешно диагностируются и лечатся. Важно лишь обратиться к врачу вовремя, – то есть как можно раньше, – пока изменения не приобрели необратимый характер.