Канунникова Н.П., Башун Н.З. Основы анатомии и физиологии человека

Подождите немного. Документ загружается.

141

ГЛАВА 8

ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ФУНКЦИЙ

8.1. Эндокринная, паракринная и аутокринная

регуляция. Классификация гормонов, их функции,

механизм действия

Впервые понятие о железах внутренней секреции сформули-

ровал И. Мюллер в 1830 г. В 1889 г. Ш. Броун-Секар провел опыты

на себе, установив, что вытяжки из семенников животных оказыва-

ют омолаживающий эффект на организм (но вскоре оказалось, что

этот эффект пропадает через 2 – 3 месяца). В 1901 г. Л.В. Соболев

показал, что поджелудочная железа выделяет некое физиологичес-

ки активное вещество, которое в 1921 г. было идентифицировано

как инсулин. Э. Старлинг (1905 г.) предложил называть такие веще-

ства гормонами, т.е. веществами, побуждающими к действию, к

активности. Вскоре были описаны гормоны, выделяемые железа-

ми внутренней секреции.

Жел езами внутренней секреции, или эндокринными называют

железы, не имеющие выводных протоков и выделяющие прод у кты

своей жизнедеятельности (гормоны) непосредственно в кровь или

тканевую жидкость (во внутреннюю среду организма). Для них ха-

рактерно обильное кровоснабжение, обеспечивающее быстрое по-

ступление гормонов в кровь и доставку их к органам и тканям. Де-

ятельность желез внутренней секреции играет важную роль в регу-

ляции длительно протекающих процессов: обмена веществ, роста ,

умственного, физического и полового развития, гомеостаза и т.д., а

также в реакциях организма на действие стрессорных факторов.

Гормоны – это биологически активные вещества, которые:

1) синтезирую тся в специальных эндокринных органах и эн-

докринных клетках (например, г ормоны пищеварительного трак та);

2) поступают в кровь и действ уют дистантно на клетки-мише-

ни, имеющие специфические рецепторы (для о дног о гормона мож ет

быть несколько рецепторов, вызывающих различные э ф фекты);

3) обладают специфическим действием, вызывают специфи-

ческие реакции.

Важнейшими железами внутренней секреции являются гипо-

физ, эпифиз, щитовидная и паращитовидная железы, тимус, над-

почечники, поджелудочная железа, половые железы, плацента и др.

Поджел удочная железа и половые железы являются железами сме-

шанной секреции, поскольку, кроме гормонов, они вырабатывают

142

секреты, поступающие по выводным протокам, т.е. выполняют

функции желез внешней секреции (см. главу 5).

При нарушениях деятельности желез внутренней секреции

возникают так называемые эндокринные заболевания, обусловлен-

ные гиперфункцией (повышенной активностью) или гипофункци-

ей (пониженной активностью) этих желез.

Во второй половине XX века было установлено, что биологи-

чески активные веще ства вырабатывают ся не только в железах

внутренней секреции, но и в других органах, например, в пищевари-

тельной системе, по чках, печени, сердце, бронхах. В насто ящее вре-

мя клетки, к оторые их синтезируют, объе диняю т в так называемую

диффузную систему. В связи с тем, что эти клетки способны погло-

щать и дек арбоксилирова ть аминокислоты-предшественники гормо-

нов, их назвали АПУД-клетки (Amine Precursor Uptake

Decarboxylation), или апудоциты. Сейчас уже известно более 50 ви-

дов апудоцитов, кот орые синтезируют серот онин, адреналин, гиста-

мин, инсулин, гастрин, секретин, энкефалины, эндорфины и др.

На основании этого, выделяют следующие варианты действия

гормонов:

1. Гормональное, или собственно эндокринное, при котором

гормон выделяется из клетки-продуцента, попадает в кровь и с то-

ком крови подходит к органу-мишени, действуя на расстоянии от

мест а образования гормона.

2. Паракринное, когда гормон из клетки выделяется во внекле-

точное пространство, а из него воздействует на клетки-мишени,

расположенные рядом.

3. Аутокринное, когда го рмон действует на те же клетки, в ко-

торых он образуется.

Гормоны могут транспортироваться кровью в свободном со-

стоянии или в связанном с альбуминами и глобулинами виде.

Перио д полураспада (Т

1/2

) у большинства гормонов составляет

10 – 100 мин, у адреналина – 0,5 мин, у других катехоламинов – 1 – 2 мин.

Самый большой Т

1/2

(до 4 сут) у гормонов щитовидной железы.

Классификация гормонов, их функции. Механизмы дей-

ствия гормонов.

Функции гормонов:

1) обе спечение нормального физиче ского, психического и

полового развития;

2) регуляция гомеостаза;

3) обеспечение механизмов адаптации организма к изменени-

ям окружающей среды.

143

Классификация гормонов:

I. По способу действия:

1. Эффекторные – действуют на периферические клетки-ми-

шени.

2. Тропные – стимулируют выделение эффекторных (в гипо-

физе, преимущественно, в передней доле);

3. Гипоталамические – регулируют образование тропных гор-

монов:

– либерины, или рилизинг-факторы, стимулируют секрецию,

– статины – тормозят.

II. По химической природе:

1. Белки: а) сложные белки (гликопротеиды): тиреотропный,

фолликул остимулирующий и лютеинезирующий гормоны; б) пеп-

тиды, состоящие из 30 – 200 аминокислотных остатков: адренокор-

тикотропный (39 аминокислотных остатков), соматотропный (191)

гормоны, пролактин, глюкагон и др.; в) олигопептиды: либерины,

статины, гормоны желудочно-кишечного тракта; например, сома-

тостатин содержит 14 остатков аминокислот, гонадолиберин – 10,

окситоцин – 9. Все белковые гормоны гидрофильны, поэтому они

не способны самостоятельно проникать через плазматические мем-

браны, а только с помощью переносчиков. Однако они растворимы

в воде, поэтому могут переноситься кровью.

2. Стероидные или липидные гормоны – производные холес-

терина: кортикостерон, кортизол, альдостерон, эстрадиол и др. Эти

гормоны липофильны, поэтому они легко проникают через клеточ-

ные мембраны, но в крови для их транспорта нужны специальные

переносчики.

3. Производные аминокислот: адреналин, норадрена лин, до-

фамин, тиреоидные гормоны (трийодтиронин, тироксин) – произ-

водные тирозина, серотонин – произво дное триптофана, гистамин –

производное гистидина. Только тиреоидные гормоны могут про-

никать через клеточные мембраны, остальным нужны переносчи-

ки или вторичные посредники.

Рецепторы гормонов – это белковые ст руктуры на поверхнос-

ти или внутри клетки, на которые действуют гормоны. На поверх-

ности клетки (в клеточной мембране) находятся рецепторы к бел-

ковым гормонам – тиреотропину, соматотропину, гастрину, энкефа-

линам, эндорфинам , а также к катехоламинам, простагландинам,

серотонину и т.д. Внутри клетки находятся рецепторы к стероид-

ным гормонам – глюкокортикоидам, эстрогенам и т.д., а также к

тиреоидным гормонам.

144

Рецепторы обладают высоким сродством и избирательностью

к гормонам. В одной и той же клетке могут быть десятки разных

типов рецепторов. Их количество меняется в зависимости от уров-

ня гормонов и регуляции их синтеза, в результате чего изменяется

и степень воздействия гормонов на клетки-мишени.

Мех анизмы действия гормонов

1. Механизм действия стероидных гормонов. Стероидные гор-

моны легко проникают через клеточную мембрану. В цитозоле вза-

имодействуют с соответствующим рецептором. Образовавшийся

комплекс поступает в ядро, где взаимодействует с ДНК, в результа-

те чего активируются процессы т ранскрипции, происходит транс-

ляция РНК и увеличивается синтез белка.

2. Механизм действия тиреоидных гормонов. Трийодтиронин

связывается с ядерным хроматином, активирует транскрипцию и

синтез 10 – 12 белков-ферментов, участвующих в метаболизме, и

активирует процессы энергообразования.

3. Механизм действия белковых гормонов, катехоламинов, се-

ротонина, гистамина. Эти гормоны взаимодействуют с рецепто-

рами, расположенными на поверхности клетки, и сигна л от них

передается на так называемые вторичные посредники (Са

и др.),

которые далее активируют ферменты, участвующие в синтезе бел-

ков, секреции гормонов и т.д.

Регуляция секреции гормонов

1. Гормональная регуляция. В гипоталамусе вырабатываются

либерины и статины, которые из гипоталамуса попадают в гипо-

физ и усиливают (либерины) или уменьшают (статины) образова-

ние соответствующих гормонов в аденогипофизе. В свою очередь,

гормоны аденогипофиза – адренокортикотропный гормон (АКТГ),

лютеотропный гормон (ЛГ), соматотропный гормон (СТГ), тиреот-

ропный гормон (ТТГ) – вызывают изменения образования гормо-

нов в соответствующих железах внутренней секреции.

2. Р егуляция секреции гормонов по типу обратной отрицатель-

ной или поло жите льной связи. Осуществляется в г ор мональных це-

пях, в кот орых выделение одног о гор мона стиму лир ует выделение сле-

дующег о и т.д., а затем конечный гормон цепи стимулирует (положи-

тельная связь) или тормозит (отрицательная связь) выделение первог о

гор мона этой цепи. Примеро м такой регуляции яв ляется у меньшение

выделения тиролиберина гипоталамусом под влиянием тирок сина.

145

3. Регуляция с участием структур ЦНС. При активации сим-

патической нервной системы повышается продукция адреналина в

мозговом слое надпочечников. Психо эмоциональные воздействия

через структуры лимбической системы и гипоталамические обра-

зов ания способны существенно влиять на деятельность клеток, син-

тезирующих гормоны.

8.2. Гормоны гипоталамуса и гипофиза.

Гипоталамо-гипофизарная система. Эпифиз

Гипота ламус является отделом ЦНС, на уровне которого осу-

ществляется взаимосвязь нервных и гуморальных механизмов ре-

гуляции вс ех функций. Он выделяет гормоны, которые поступают

в гипофиз, выделяющий в свою очередь эф фекторные гормоны,

активирующие выделение гормонов в соответствующей железе

внутренней секреции. Либерины гипоталамуса (кортиколиберин,

тиролиберин, гонадолиберин, соматолиберин, пролактолиберин,

меланолиберин) усиливают выделение соответствующих гормонов

гипофиза, статины (сомат остатин, меланостатин, пролактостатин) –

тормозят. Выработка гипоталамусом гормонов регулируется реф-

лекторно и зависит от афферентации от периферических рецепто-

ров. Например, от холодовых рецепторов сигналы поступают в ги-

поталамус, где находится центр терморегуляции, вследствие чего

активируется образование тиролиберина, который, попадая в гипо-

физ, стимулирует выработку ТТГ, под действием которого в щито-

видной железе продуцируется трийодтиронин (калоригенные гор-

моны) и повышается температура тела.

Гипофиз, или нижний мозговой придаток, – важнейшая желе-

за эндокринной системы, расположена ниже моста головного моз-

га, под гипоталамусом, массой около 0,5 г. Состоит из передней (аде-

ногипофиз), средней и задней (нейрогипофиз) долей.

В аденогипофизе вырабатываются шесть гормонов, из к о т орых

четыре являются тропными, т.е. действуют на периферические эн-

докринные железы, а два – эффект орными, т.е. действ ую т непосред-

ственно на ткани организма. К тропным го р монам относятся:

1. АКТГ, или кортикотропин (или адренокортикотропный

гормон), увеличивающий секрецию глюкокортикоидов надпочеч-

никами. Выработка АКТГ усиливается под действием ко ртиколи-

берина, вырабатываемого в гипоталамус е, причем максимальная

секреция кортиколиберина, АКТГ и соответственно глюкокорти-

коидов наблюдается в 6 – 8 часов утра, а минимальная – между 18

и 23 часами. Торможение образования АКТГ осуще ствляется по

146

принципу отрицательной обратной связи под действием самих

глюко кортикоидов.

2. ТТГ, или тиреотропин (или тиреотропный гормон), воз-

действующий на щитовидную железу, в результате чего повышает-

ся синтез тиреоидных гормонов.

3. ФСГ, или фолликулостимулирующий, гормон.

4. ЛГ, или лютеотропный, лютеинезирующий гормон, причем

и ФСГ, и ЛГ являются гонадотропными, т.е. влияют на половые

железы: в женских половых железах они ускоряют созревание и

разрыв фолликулов, в мужских увеличивают выработку мужского

полового гормона тестостерона и активируют процессы образова-

ния сперматозоидов.

К эффекторным гормонам принадлежат:

1. СТГ, соматотропный гормон, или соматотропин, усилива-

ющий процессы роста и физического развития (кости, мышцы, св яз-

ки) и активирующий процессы биосинтеза белка. При гиперфунк-

ции передней доли гипофиза в детском возрасте наблюдается уси-

ленный рост (гигантизм), а при гипофункции – задержка роста (кар-

ликовость).

При гиперфункции передней доли гипофиза у взрослого чело-

века развивается акромегалия. При акромегалии происходит уве-

личение отдельных частей тела: ушных раковин, носа, языка, ниж-

ней челюсти, кистей, стоп и органов грудной и брюшной полостей.

При гипофункции гипофиза у взрослых возникают изменения

в обмене веществ, что приводит либо к ожирению (гипофизарное

ожирение), либо к резкому исхуданию (гипофизарная кахексия).

2. Пролактин, способствующий развитию молочных желез и

повышающий образование молока в молочных железах.

В средней доле гипофиза продуцируется меланоцитстимули-

рующий гормон (интермедин) – регулятор кожной пигментации.

Гормоны нейрогипофиза – окситоцин и антидиуретический

гормон (АДГ), или вазопрессин. Они образуются в гипота ламусе, а

затем по длинным отросткам нейронов (гипоталамо-гипофизарный

тракт) поступают в заднюю долю гипофиза, где хранятся до по-

ступления стимула. АДГ повышает реабсорбцию воды в почечных

канальцах, в результате чего увеличивается объем циркулирующей

крови, повышается артериальное дав ление и снижается объем мочи.

При недостат ке вазопрессина развивается несахарный диабет (не-

сахарное мочеизнурение), когда выделяет ся до 10 – 20 л мочи в

сутки. Окситоцин способствует сокращению гладкой мускулатуры

матки и повышает выделение мочи.

147

Эпифиз, или шишковидная железа. Выделяет гормон мела-

тонин, который обеспечивает регуляцию биоритмов и метаболиз-

ма для приспособления организма к разным условиям освещенно-

сти. Избыток света тормозит выработку мелатонина. Эпифиз явля-

ется «биологическими часами» организма. Выработку мелатонина

стимулирует меланоцитостимулирующий гормон гипофиза.

8.3. Гормоны щитовидной и паращитовидной желез.

Тимус

Щитовидная железа – железа внутренней секреции массой

16 – 23 г, расположенная поверх щитовидного хряща гортани, со-

держит две доли, соединенные перемычкой и состоящие из фолли-

кулов. В ней образуются трийодтиронин и тетрайодтиронин (ти-

роксин), которые:

1) увеличивают поглощение кислорода клетками и ускоряют

о сновной обмен;

2) ускоряют синтез белка;

3) активируют распад жиров и окисление жирных кислот;

4) повышают выделение холестерина желчью;

5) ускоряют распад гликогена в печени, вс асывание глюкозы в

кишечнике и повышают уровень глюкозы в крови;

6) активируют потребление и окисление глюкозы клетками.

Гиперфункция: тиреотоксикоз, выражающийся в ускорении

обмена веществ, увеличении частоты сердечных сокращений, по-

вышении возбудимости нервной системы, развитии зоба.

Гипофункция: микседема (слизистый отек), которая характе-

ризуется замедлением обмена в еществ и возбудимости нервной

системы, отечно стью, одутловатостью лица и т.д. Гипофункция

щитовидной железы в детском возрасте приводит к задержке физи-

ческого и умственного развития.

Основные физиологические эффекты тиреоидных гормонов

следующие:

1) обеспечение нормальных процессов роста и развития тканей;

2) увеличение теплообразования и температуры тела;

3) повышение возбудимости ЦНС;

4) поддержание половой и детородной функции.

При недостаточном по ступлении йода и селена в организм

наблюдаются нарушения образования тиреоидных гормонов.

Кроме трийодтиронина и тироксина, в щитовидной железе

вырабатывается гормон кальцитонин, который снижает уровень

кальция в плазме крови.

148

Паращитовидные железы – это 4 железы, вырабатывающие

гормон паратирин, или паратгормон, который повышает уровень

Са

в крови. При повреждении этих желез и недостатке паратири-

на резко повышает ся нервно-мышечная возбудимость вплоть до

судорог.

Тимус, вилочковая или зобная железа – центральный орган

иммунной системы позвоночных. У человека абсолютная масс а

тимуса увеличивается до начала полового созревания (в среднем

до 30 г), а затем снижается (в среднем до 20 г). Из вилочковой же-

лезы в кровь поступают пептидные гормоны: тимозины и тимопо-

этины, которые стимулируют дифференцировку и пролиферацию

Т- и В-лимфоцитов.

8.4. Гормоны коркового и мозгового слоя

надпочечников

Надпочечники – это небольшие образования массой около 12 г

над почками, состоящие из коркового и мозгового вещества.

Кора надпочечников составляет 80 % всей железы, в ней вы-

рабатываются минералокортикоиды, регулирующие уровень неор-

ганических веществ в крови и моче, и глюкокортикоиды, регулиру-

ющие метаболизм.

Основным минералокортикоидом является гормон альдосте-

рон, который участвует в поддержании водно-солевого обмена (он

увеличивает реабсорбцию натрия и снижает реабсорбцию калия в

диста льных канальцах почек, регулируя таким образом уровни Na

и К

в моче и крови).

Представителями глюкокортикоидов являются ко ртизол и кор-

тикостерон, которые регулируют почти все виды обмена (активи-

руют катаболизм белков и жиров, снижают синтез жира из углево-

дов, ускоряют образование глюкозы из гликогена печени и умень-

шают использование глюкозы тканями). Глюкокортикоиды участву-

ют в формировании стресса, повышают устойчивость организма к

действию раздражителей, уменьшают проницаемость сосудов и

во спаление, иммунные реакции и аллергии.

Гиперфункция коркового вещества надпочечников: раннее

половое созревание с быст рым прекращением роста, гипофункция:

бронзовая болезнь (Аддисонова болезнь), характеризующаяся брон-

зовым оттенком кожи, слабостью и похудением, неспособностью

переносить ст рессовые нагрузки.

Мозговое вещество надпочечников. В нем синте зируютс я

адреналин и норадреналин (в соотношении 6:1), которые являются

149

гормонами срочного приспособления к действию сильных раздра-

жителей. Так, адреналин вызывает:

1) учащение и усиление сердечных сокращений;

2) сужение сосудов кожи и органов брюшной полости;

3) повышение теплообразования в тканях;

4) снижение сокращений желудка и кишечника;

5) расслабление мышц бронхов;

6) уменьшение образования мочи;

7) повышение возбудимости нервной системы и эффективно-

сти приспособительных реакций.

8.5. Половые гормоны. Половое созревание.

Регуляция менструального цикла

Половые железы (гонады: у женщин – яичники, у мужчин –

семенники, или яички) вырабатывают половые го рмоны. К ним от-

носятся женские половые гормоны эстрогены (эстрон, эстриол и

эстрадиол) и прогестины (в том числе прогестерон), а также мужс-

кие половые гормоны – андрогены (тестостерон, андростерон и др.).

Все они синтезируются из холестерина.

Кроме того, к системе половых гормонов относят также гор-

моны гипоталамуса и гипофиза, которые регулируют выделение

половых гормонов. Это гонадолиберин, пролактолиберин и пролак-

тостатин гипоталамуса, фолликул остимулирующий гормон, люте-

инизирующий гормон и пролактин гипофиза, а также группа гор-

монов, вырабатываемых в плаценте.

Гонадолиберин синтезируется в гипоталамусе и стимулирует

выделение ФСГ и ЛГ в аденогипофизе. Половые гормоны по меха-

низму отрицательной обратной связи тормозят выделение гонадо-

либерина. Различные эмоциональные воздействия также могут за-

тормозить выделение гонадолиберина (например, так называемая

«аменоррея» военного времени).

Половое развитие. Генетический пол будущего ребенка пре-

допределяется в момент слияния яйцеклетки и сперматозоида. Ка-

риотип составляет 44+ХХ по женскому типу, 44+ХY по мужскому.

Но, для того чтобы произошло становление полноценного мужско-

го или женского организмов, необходимо пройти сложный путь

развития и наличие многих определенных условий. До 6 недель

внутриутробного развития зародыши развиваются одинаково.

Ген, определяющий развитие гонады по мужскому типу, со-

держится в Y-хромосоме. Благодаря ему, в организме начинает син-

тезироваться специфиче ский мембранный белок, приводящий к

150

превращению первичной гонады в яичко, которое начинает выде-

лять мужские половые гормоны, что способствует образованию

внутренних и наружных половых органов, присущих мужскому

организму. Если же этих гормонов нет, то благодаря влиянию

Х-хромосом происходит образование женских наружных и внут-

ренних половых органов. Такое развитие происходит с 12-й по

20-ю недели внутриутробной жизни.

Женские половые гормоны – эстрогены, прогестины – выра-

батываются в яичкниках, а во время беременности – и в плаценте.

Физиологические функции эстрогенов:

1) стимулируют рост и развитие внутренних и наружных по-

ловых органов (при их недоста точности развивается инфантилизм);

2) стимулируют развитие вторичных половых признаков;

3) усиливают кровообращение в половых органах;

4) приводят к изменению слизистой матки (ускоряют процесс

пролиферации эндометрия);

5) активируют процессы синтеза белка;

6) ускоряют созревание костей скелета (при раннем половом

созревании рост прекращается раньше).

Прогестины – это гормоны, необходимые для развития бере-

менности. Один из них – прогестерон . Основное место его обра-

зования – желтое тело, а во время беременности после 12 – 16 недель –

плацента. У небеременных женщин прогестерон участвует в регу-

ляции полового цикла. Яйцеклетка образуется в фолликуле. Когда

происходит овуляция, фолликул разрывается, яйцеклетка выходит

наружу и в течение 3 – 4 дней готова к оплодотворению. На месте

лопнувшего фолликула формируется так называемое желтое тело,

в котором синтезируется прогестерон. Кроме воздействия на раз-

витие беременности, прогестерон еще влияет на температуру тела,

повышая ее на 0,4 – 0,6

С. Так, в первой фазе менструального цик-

ла, т.е. в фолликулярной фазе, ректальная температура обычно мень-

ше 37

С. В середине цикла (за 1 день до овуляции) она еще немно-

го ниже; после овуляции (в фазе желтого тела) температура повы-

шается на 0,6 – 0,8

С, а за 1 – 2 дня до наступления менструации

она опять немного снижается.

Развитие фолликула. Гормональная регуляция полового цикла.

К моменту рождения девочки ее яичники содержат около 300 – 400

тыс. первичных или так называемых примордиальных фолликулов.

Но дальнейшее их созревание происходит уже только после наступ-

ления зрело сти под влиянием ФСГ и ЛГ аденогипофиза.

Обычно менструальный цикл длится 28 дней (от 21 – 26 до

32 – 35 дней):