7. Структурно-функциональные особенности желез внутренней секреции. Понятие о гормонах.

ЖЕЛЕЗЫ ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ (эндокринные железы)

В организме человека имеется две системы желез. Одни железы, например, пищеварительные, имеют протоки, которые открываются в полость пищеварительного тракта, куда изливается секрет этих желез. Другие железы не имеют выводных протоков. Их секрет поступает непосредственно в кровь. Поэтому первые называют железами внешней секреции, а вторые — внутренней секреции, или эндокринными железами.

Важное значение в жизнедеятельности человека и животных имеют биологически активные вещества — гормоны. Они вырабатываются особыми железами, которые богато снабжены кровеносными сосудами. Эти железы не имеют выводных протоков, и их гормоны поступают непосредственно в кровь, а затем разносятся по всему телу, осуществляя гуморальную регуляцию всех функций: они возбуждают или угнетают деятельность организма, влияют на его рост и развитие, изменяют интенсивность обмена веществ. В связи с отсутствием выводных протоков эти железы называются железами внутренней секреции, или эндокринными, в отличие от пищеварительных, потовых, сальных желез внешней секреции, имеющих выводные протоки.

По строению и физиологическому действию гормоны специфичны: каждый гормон оказывает мощное влияние на определенные процессы обмена веществ или работу, органа, вызывая замедление или, наоборот, усиление его функции. К железам внутренней секреции относятся гипофиз, щитовидная железа, околощитовидные железы, надпочечники, островковая часть поджелудочной железы, внутрисекреторная часть половых желез. Все они функцио-нально взаимосвязаны между собой: гормоны, вырабатываемые одними железами, оказывают влияние на деятельность других желез, что обеспечивает единую систему координации между ними, которая осуществляется по принципу обратной связи. Главенствующая роль в этой системе принадлежит гипофизу, гормоны которого стимулируют деятельность других желез внутренней секреции. Нервная и эндокринная системы связаны теснейшим образом, и их можно рассматривать как часть единой системы, координирующей органические функции и поддерживающей постоянство внутренней среды. Первая воспринимает внешние раздражители и генерирует ряд ответных реакций. Вторая представляет собой систему внутреннего контроля и регуляции, компенсирующую изменения, внесенные извне. Обе используют химические агенты: нервная система использует нейромедиаторы — молекулярные сигналы, идущие от одной нервной клетки к другой благодаря электроимпульсу; эндокринная состоит из ряда клеток, организованных в железы, выделяющие гормоны в кровь для доставки в места, где они должны выполнять свои функции.

Гормональная система — система медленного действия, в то время как нервная система обладает намного более быстрой ответной реакцией.

Гормоны, вырабатываемые эндокринными железами, выделяются в кровоток и поступают во все части организма, но каждый из них действует только в одном месте или в определенном органе тела, именуемом органом-мишенью.

.

Сложные процессы, протекающие в детском организме в переходном периоде нельзя, конечно, объяснить только изменениями, происходящими в половой сфере. Перестраивается весь организм. Он быстро развивается, усиленно работают внутренние органы, меняется психика.

Период полового созревания сравнительно продолжителен. При этом происходит неравномерное развитие различных функциональных систем, нарушается гармония в деятельности внутренних органов. Сердце опережает в росте кровеносные сосуды, вследствие чего повышается артериальное давление, что снижает в конечном счете эффективность работы самого сердца и нередко приводит к головокружениям. В этом лежит причина головных болей, снижения работоспособности, периодических приступов вялости. Нередко у подростков возникает обморочное состояние из-за спазмов мозговых сосудов. Все эти нарушения, как правило, исчезают с окончанием периода полового созревания.

У подростка рост конечностей опережает рост туловища, в связи с этим движения становятся угловатыми, плохо скоординированными. Вместе с тем возрастает мышечная сила, особенно к концу периода. Рост мышечной массы у мальчиков приводит к потребности упражнять ее. Поэтому очень важно разумно направить эту энергию на нужную работу.

Интенсивный рост, резкое усиление функций желез внутренней секреции, структурные и физиологические перестройки организма повышают возбудимость ЦНС. Эмоции подростков подвижны, изменчивы, противоречивы. Повышенная чувствительность сочетается нередко с черствостью, застенчивость — с развязностью, проявляется чрезмерный критицизм (юношеский максимализм) и нетерпимость к опеке родителей. В этот период иногда наблюдается невротические реакции, раздражимость, у девочек — плаксивость (в период менструации). Возникают новые отношения между полами. У девочек обостряется интерес к своей внешности. Мальчики стараются показать перед девочками свою силу, появляются первые любовные «переживания».

В этот период не стоит привлекать внимание подростков к сложным изменениям в их организме, психике, но объяснять закономерности и биологический смысл этих изменений необходимо. Искусство педагога, воспитателя в этот период заключается в том, чтобы найти такие формы и методы работы, которые бы переключали внимание детей с сексуальных переживаний на разнообразные виды деятельности. Вилочковая железа, или тимус расположен в верхнем отделе переднего средостения. Закладывается на 6 неделе эмбрионального развития. При рождении масса железы равна 10-15 г, максимального значения она достигает к 11-13 годам (35-40 г). После 13 лет постепенно происходит возрастная эволюция вилочковой железы и к 75 годам ее масса составляет в среднем всего 6 г.

Тимусу принадлежит важная роль в иммунологической защите организма, в частности в образовании иммунокомпетентных клеток. Под влиянием гормона тимозина, стволовые клетки превращаются в Т-лимфоциты, которые затем поступают в лимфатические узлы. У детей с врожденным недоразвитием тимуса возникает лимфопения (снижение количества иммунных тел). С деятельностью железы связан период наиболее интенсивного роста организма. До сих пор не получен гормон вилочковой железы в чистом виде.

Эпифиз, или шишковидное тело (рис. 383) — овальное железистое образование, относящееся к промежуточному мозгу.

Эпифиз расположен между зрительными буграми и четверохолмием. Длина его — 8 мм, вес, в среднем, — 0,118 г, ширина — 4-6 мм. Паренхиму эпифиза составляют крупные светлые клетки, состоящие из цитоплазмы и ядер с базофильной зернистостью и содержащие нуклеиновые кислоты РНК и ДНК. Инволюция эпифиза начинается с 4-5-летнего возраста. После 8 лет в эпифизе происходит обызвествление, состоящего из органической основы, карбоната и фосфата кальция и магния. Эпифиз считают железой внутренней секреции, однако роль его в организме еще полностью не изучена. Он участвует в регуляции обмена фосфора, калия, кальция и магния, а также водносолевого обмена. Основным гормоном эпифиза является мелатонин — ингибитор развития и функционирования половых желез. Обнаружено, что поражение эпифиза у детей сопровождается преждевременным половым созреванием, то есть ему принадлежит сдерживающее влияние на развитие половых желез.

Таким образом, эпифиз раннего детства может выполнять свою сдерживающую функцию, продуцируя повышенное количество мелатонина. Максимальная активность в раннем детстве (5-7 лет) и именно к этому периоду относится максимальное сдерживающее влияние. Позднее эпифиз подвергается значительной инволюции, правда весьма неравномерной.

В слизистой оболочке желудка и кишечника (рис. 384) имеются не собственно железы, а разрозненные клетки эндокринного типа. Выделяемые ими желудочно-кишечные гормоны регулируют пищева-рительные процессы, активизируя выделение различных соков или вызывая угнетающий эффект.

Характеристика гуморальных механизмов регуляции

В процессе эволюции при образовании многоклеточных организмов между отдельными клетками возникли функциональные связи; с усложнением их строения становились все более необходимыми механизмы, обеспечивающие взаимодействие между клетками.

Для осуществления коммуникации и координации между клетками, для поддержания стабильности внутренней среды организма - гомеостаза - и осуществления основных жизненных функций в эволюции возникли две основные системы - эндокринная и нервная, работающие во взаимодействии между собой при осуществлении интегративной деятельности.

Учение об эндокринной регуляции создано во второй половине XIX в. А. А. Бертольдом, М. Броун-Секаром и другими исследователями. Эндокринная система осуществляет свое влияние гуморально посредством ряда веществ с регуляторным действием - гормонов. Термин гормон¹ был введен В. Бейлисом и Е. Старлингом (1905).

Гормоны обнаружены у растений и животных разных уровней развития, однако наибольшей сложности и многообразия система гормональной регуляции достигает у позвоночных животных.

Гормоны служат посредниками, которые вместе с нервной системой в составе единого интегративного регуляторного аппарата координируют самые разнообразные функции организма - метаболизм, размножение, иммунитет, сезонные циклы активности и т. д.

По химической природе гормоны разнообразны и относятся к двум основным группам: первая представлена стероидами, во вторую входят производные аминокислот, пептиды, белки.

Гормоны вырабатываются в специализированных органах - эндокринных железах, не имеющих выводных протоков (в отличие от экзокринных желез), или в группах клеток с эндокринной функцией в пределах разных органов (например, в островковых клетках поджелудочной железы, в специализированных клетках гонад, вырабатывающих половые гормоны, и т. д.). Большая часть эндокринных желез имеет эпителиальное происхождение.

Гормоны поступают во внутреннюю среду организма - кровь, лимфу и другие тканевые жидкости - и разносятся по всему организму. Регулирующий эффект они оказывают путем воздействия на рецепторы эффекторных органов- или тканей- мишеней, влияя на сложные клеточные структуры - мембраны, ферментные системы (см. также разд. 2.2.4). На эти органы гормоны оказывают специфическое действие, которое не могут проявить другие вещества. При этом эффект вызывается во многих случаях при наличии гормона в чрезвычайно низких концентрациях - в нанограммовых или даже в пикограммовых количествах. В то же время клетки других тканей не реагируют на наличие гормона в циркулирующих жидкостях.

Таким образом, характерными особенностями гормонов являются их выработка в специализированных железистых клетках, выведение в циркулирующие жидкости организма, дистантное действие и способность к вызыванию специфической активности в низких концентрациях.

Существует и ряд других регуляторных веществ, которые иногда также относят к гормонам. Это так называемые гормоны местного действия, или тканевые гормоны, вырабатываемые паракринными клетками и обеспечивающие быструю регуляцию тканевых процессов. Эти вещества могут достигать своих органов-мишеней диффузией, без переноса кровью. К этой группе относятся простагландины - соединения широкого спектра физиологического действия, вазоактивные кинины, некоторые биогенные амины и т. д.

Ведущую роль в координации и интеграции жизнедеятельности клеток, тканей, органов и организма в целом имеет централизованная система управления основными взаимосвязями, компонентами которой являются нервная и эндокринная системы.

2.2.1. Основные особенности эволюции гормональных регуляторных механизмов

В процессе эволюции, задолго до появления специализированных эндокринных желез, вырабатывающих гормоны, появилась способность нервных клеток продуцировать секрет, содержащий гормоны, которые поступают в гуморальную среду организма и оказывают регулирующее действие на ряд функций. Это явление было названо нейросекрецией. Гормоны, вырабатываемые нервными клетками, часто называют нейрогормонами.

Медиаторы также являются продуктами нервных клеток и отличаются от признанных нейрогормонов тем, что выделяются окончаниями аксонов в синаптическую щель. В настоящее время показано, что одни и те же вещества могут функционировать и в качестве медиатора, и в качестве гормона. Например, катехоламины - адреналин и норадреналин, вырабатываемые в мозговом веществе надпочечников, обычно именуются гормонами в связи с их функцией. Однако эти же вещества обнаруживаются в симпатических нервных окончаниях, и в этом случае они играют роль медиаторов (см. также разд. 5.2.2).

Гормоны железистой части гипофиза, называемой аденогипофизом, оказывают влияние на эндокринные железы второго порядка, вырабатывающие свои гормоны, которые регулируют различные функции организма. Часть гормонов гипофиза оказывает непосредственное влияние на органы- и ткани-мишени. Кроме того, ряд эндокринных желез функционирует без регулирующего влияния гормонов гипофиза.

При попытке объяснить обнаружение ряда веществ, определяемых у высших животных как гормоны, в различных системах организма, а также нахождение тех же или чрезвычайно близких по химической структуре веществ у многих беспозвоночных и даже у растений была высказана гипотеза о весьма раннем появлении в эволюции молекул, способных выполнять широкие регуляторные функции. Возможно, что первоначально возникли ферментные молекулы, которые на более поздних этапах эволюции превратились в гормоны. Так, например, стероидные гормоны обнаружены у растений и животных, причем животные обеих филетических линий синтезируют стероиды из холестерина. Однако не все стероиды, которые у высокоорганизованных животных стали выполнять функции гормонов, существовали на низших ступенях эволюции; часть из них создавалась по мере возникновения новых жизненных запросов в ходе дальнейшей эволюции из предшественников.

В процессе эволюции периферические звенья все больше подчиняются центральным; гормоны периферических эндокринных желез оказывают все большее и многообразное воздействие на центральные отделы системы, совершенствуются механизмы обратной связи.

2.2.2. Регуляция функций эндокринной системы

Гормоны функционируют в качестве элементов регулирующих цепей, поэтому существенно, чтобы они не накапливались в организме и их уровень строго регулировался. Накоплению гормонов препятствуют их инактивация в эффекторных органах и последующее выведение с мочой. Действие многих гормонов может блокироваться благодаря секреции гормонов, обладающих антагонистическим эффектом. Процессы синтеза и секреции гормонов регулируются с помощью обратной связи, и этот вид управления может осуществляться на разных уровнях одновременно.

Для обеспечения гомеостаза и поддержания на оптимальном уровне всех параметров внутренней среды организма большое значение имеет включение в систему регуляции различных метаболитов (жирные кислоты, глюкоза, аминокислоты, ионы и т. д.). Так, например, ионы Са , поступающие в железы, выполняют роль регуляторов секреторного процесса; глюкоза стимулирует гликолиз и ингибирует образование неэстерифицированных жирных кислот. От ее уровня зависит секреция инсулина и т. д. Гормоны и продукты метаболизма могут подавлять выделение какого-либо гормона, действуя по принципу отрицательной обратной связи. Во многих случаях одна функция контролируется двумя гормонами. Например, инсулин снижает концентрацию сахара в крови, а глюкагон, действуя, как антагонист инсулина, повышает ее. Конечный результат определяется соотношением этих двух эффектов.

Существует также регуляция и после выделения гормона в кровь. Период полураспада (время, необходимое для расщепления половины имеющегося гормона) для многих гормонов составляет лишь несколько минут. Этот показатель используется для определения интенсивности их действия. .

2.2.3. Функциональное значение гормонов

Гормоны оказывают широкое регулирующее влияние на различные функции организма. Выделяют три основные функции гормонов: обеспечение развития организма; обеспечение адаптации физиологических систем (т. е. способность органов и тканей изменять свою активность в зависимости от потребности в ней); обеспечение поддержания важнейших физиологических показателей на постоянном уровне (гомеостатическая функция).

Различные биохимические реакции могут протекать правильным образом лишь в присутствии одного или нескольких гормонов, хотя при увеличении их концентрации реакция не ускоряется. В этих случаях проявляется пермиссивное (разрешающее) действие гормона, т. е. сам гормон не влияет на данную систему, но обеспечивает возможность нормального действия другого гормона. Например, тироксин обладает пермиссивным действием по отношению к гормонам, регулирующим рост.

Еще одной важной особенностью действия некоторых гормонов является синергизм, т. е. усиление действия одного гормона под влиянием другого.

Гормоны являются элементами регуляторных систем. С этой точки зрения они разделяются на две группы. В одной, которая включает адреналин, норадреналин, альдостерон, АДГ и другие гормоны, скорость их секреции и концентрация в плазме претерпевают значительные колебания; при этом скорость секреции приспосабливается к меняющейся ситуации. Гормоны другой группы, например тироксин, в норме имеют концентрацию на постоянном уровне.