ПАРАЩИТОВИДНЫЕ ЖЕЛЕЗЫ

Паращитовидные железы представлены двумя парами (верхние и нижние) небольших телец, прилежащих к задней поверхности щитовидной железы (рис. 8.1). Впервые описана в 1880 г. Сандстремом.

Рис. 8.1. Расположение паращитовидных желез.

В железах различают главные, ацидофильные и переходные между этими видами (транзиторные) паратироциты. Основным видом являются главные клетки, цитоплазма которых богата гликогеном и липидами. Ацидофильные клетки, различные по форме, но крупнее главных клеток, имеют гранулированную цитоплазму и не содержат гликогена, ядра небольшие, темные. Паратгормон секретируют как главные, так и ацидофильные клетки. Паратгормон в первую очередь действует на обмен кальция и фосфора. Кальций и фосфор присутствуют в организме главным образов в виде нерастворимого фосфора кальция лишь небольшая их часть присутствует в виде соответствующих ионов, растворенных в жидкостях тела. Произведение концентраций ионов кальция и фосфата есть величина постоянная. Изменение в крови концентрации одного из этих ионов в каком-то определенном направлении будет сопровождаться изменением концентрации второго иона в противоположном направлении.

Физиологическая активность паратгормона проявляется совершенно определенными изменениями. Прежде всего, резко усиливается выведение фосфата с мочой. Это продолжается в течение часа после введения паратгормона; в результате концентрация фосфата в плазме падает. Такой эффект обусловлен снижением способности почечных канальцев к реабсорбции этого иона. Одновременно начинает возрастать концентрация кальция в крови, достигая своего максимума через 12-18 ч. После однократного введения паратгормона. Усиливается также выведение кальция с мочой, однако гораздо позже. После удаления паращитовидных желез все эти симптомы развиваются в обратной последовательности.

Паратгормон действует на костную ткань, вызывая ее растворение с последующей мобилизацией ионов кальция, и именно в этом состоит первичный эффект данного гормона.

Непосредственное действие на кость было продемонстрировано Гайяром in vitro в культуре тканей. Гайяр инкубировал в специально подобранной среде тонкие срезы костей черепа мыши; в этой среде наблюдалось разрастание костной ткани. В это время и вводили чистый гормон. В результате в кости возникали деструктивные изменения, сходные поражениями костей у больных с гиперфункцией паращитовидных желез. Аналогичные изменения отмечались также в культуре костной ткани, в которую помещали свежие паращитовидные железы.

Паратгормон представляет собой простую полипептидную цепь, состоящую из 84 аминокислотных остатков.

Паратгормон взаимодействует с мембранными рецепторами, что приводит к активации аденилатциклазы и повышению цАМФ как в крови, так и в моче. Основная функция паратгормона заключается в поддержании постоянного уровня ионизированного кальция в крови, и эту функцию он выполняет наряду с кальцитонином, влияя на кости, почки и посредством витамина D₃ — на кишечник. Также оказывает влияние на обмен фосфора и магния (рис. 8.2).

Рис. 8.2. Механизмы действия паратгормона.

Количество паратгормона, высвобождающегося из паращитовидных желез, зависит непосредственно от концентрации кальция в крови, поступающей к железам. Если содержание кальция в крови снижается, то железы реагируют на это усиленной секрецией паратгормона, т.е. в данном случае идет о системе с простой отрицательной обратной связью.

Действия паратгормона на костную ткань. Гормон лействует не только на остеокласт, но и остеобласт.

Действие паратгормона на кость характеризуется двумя фазами: ранней, проявляющейся мобилизацией кальция из костей с восстановлением его уровня во внеклеточной жидкости, и поздней, когда наряду с резорбцией кости наблюдаются процессы образования новых ее клеток, сочетающиеся с повышенным синтезом лизосомальных ферментов в остеокластах, участвующих в процессах резорбции кости. В механизме действия паратгормона участвуют ионы кальция. При длительном избытке паратгормона наблюдается не только деминерализация костной ткани, но и деструкция матрикса, что сопровождается повышением содержания гидроксипролина в плазме крови и экскреции его с мочой. Активированные остеокласты синтезируют повышенное количество коллагеназы и других ферментов, участвующих в деструкции матрикса, например кислой фосфатазы. Это сопровождается образованием новой костной ткани и увеличением минерализации кости, вследствие активации остеобластов.

Действие паратгормона на почки. В этом органе паратгормон оказывает два эффекта: с одной стороны, угнетает реабсорбцию фосфатов в проксимальных канальцах, что ведет к фосфатурии и гипофосфатемии, с другой — увеличивает реабсорбцию кальция в дистальных канальцах, т.е. уменьшает экскрецию кальция. Однако при длительной гиперсекреции паратгормона (аденома паращитовидных желез) развивается такая значительная гиперкальциемия, которая, несмотря на повышение реабсорбции кальция, приводит к гиперкальцийурии. Паратгормон снижает реабсорбцию бикарбонатов (рис.8.3).

Рассматривая действие паратгормона на почки, можно заметить, что усиленное выведение фосфата в жидкостях тела влечет за собой уменьшение его количества в крови; это как бы «освобождает» в растворе место для ионов кальция, и происходит его мобилизация из костной ткани. Таким образом, становится возможным повышение концентрации ионов кальция в плазме в соответствии с соотношением [Са]·[Р]=К.

Рис. 8.3. Механизм действия паратгормона на почки.

Стрелки, направленные вверх, означают повышение, а направленные вниз – снижение реабсорбции ионов в почечных канальцах.

Наряду с паратгормоном и кальцитонином в поддержании фосфорно-кальциевого гомеостаза большое значение имеет витамин D₃. Витамин D₃, воздействуя на всасывание кальция в кишечнике, приводит к повышению концентрации кальция и фосфата в крови. На это изменение состава крови паращитовидные железы реагируют снижением секреции паратгормона, в результате чего уменьшается экскреция фосфата с мочой. Таким образом, если в организме достаточно витамина D₃, неважно, эндогенного (кожа) или экзогенного (пища), то будет всасываться достаточно кальция и фосфата для роста и обновления костной ткани.

Роль кальция в организме и его регуляция

Кальций является жизненно важным катионом, выполняет в организме самые разнообразные функции, участвуя во многих процессах жизнедеятельности, как на уровне клетки, так и на уровне внеклеточных систем (рис. 8.4). В крови он присутствует в двух формах – неионизированной (содержание в сыворотке крови составляет 2,25— 2,55 нмоль/л (9—10 мг/100 мл)) и ионизированной (1,2 ммоль/л (4,8 мг/100 мл)). Ионизированный Са²⁺ активен, неионизированный – не активен, связан с белками плазмы.

Рис. 8.4. Функции кальция в организме.

Ионам кальция принадлежала важная роль в биологических процессах еще задолго до появления в эволюции костного скелета. У человека поддержание внеклеточной концентрации ионов кальция в узких пределах имеет важнейшее значение для функционирования многих тканей. В скелетной и сердечной мышце перемещение ионов Са²⁺ между цитозолем и саркоплазматическим ретикулумом необходимо для сокращения и расслабления (сопряжение между возбуждением и сокращением). При слишком высокой концентрации ионов Са²⁺ в крови могут возникать аритмия и фибрилляция желудочков сердца. При низком содержании Са²⁺ в среде возбудимость скелетной мышцы возрастает, а при высоком – угнетается. Эти эффекты обусловлены изменением нейромышечной возбудимости и лежат в основе мышечных спазмов и резкой гиперрефлексии, наблюдаемых при гипокальциемической тетании. Издавна одним из проявлений гипокальциемической тетании считается положительный симптом Хвостека: подергивание мышц лица при надавливании на лицевой нерв в углу нижней челюсти. Са²⁺ необходим для секретной активности практически всех эндо- и экзокринных железистых клеток (сопряжение стимула и секреции). Ионы кальция играют ключевую роль и в процессе свертывания крови. Выше подчеркивалось значение Са²⁺ в качестве второго посредника (с участием или без участия кальмодулина). Отмечалась и роль Са²⁺ в кругообороте полифосфоинозитолов и его активирующее действие на протеинкиназу С. Внутриклеточные эффекты Са²⁺ либо аналогичны таковыми цАМФ, либо противоположны. В любом случае Са²⁺ занимает важнейшее место в функционировании многих гормональных механизмов, а также центральных и периферических нейронов. Помимо регуляторной активности, Са²⁺ – основной компонент костного скелета.

Концентрация кальция в сыворотке крови является жестким параметром, поэтому регулируется с высокой точностью; она меняется в очень узких пределах. Изменение концентрации Са²⁺ всего на 1% приводит в действие гомеостатические механизмы. При ее снижении паращитовидные железы увеличивают секрецию паратгормона, в то время как активность парафолликулярных клеток щитовидной железы, продуцирующих кальцитонин, ингибируется. Напротив, при повышении концентрации кальция секретируется кальцитонин, а активность паращитовидных желез снижается. Паратгормон повышает уровень кальция в крови, действуя на кости, кишечник и почки. Кальцитонин снижает ее, действуя главным образом на кости.

Сам кальций, являющийся объектом контроля, выступает в роли положительного (кальцитонин) или отрицательного (паратгормон) сигнала собственной регуляции (рис.8.5).