Строение и функции желез внутренней секреции

Эндокринная система организма человека объединяет небольшие по величине и различные по своему строению и функциям железы внутренней секреции: гипофиз, эпифиз, щитовидную и околощитовидные железы, поджелудочную железу, надпочечники и половые железы. Все вместе взятые, они весят не более 100 граммов, а количество вырабатываемых ими гормонов может исчисляться и миллиардными долями грамма. И тем не менее сфера влияния гормонов исключительно велика. Они оказывают прямое воздействие на рост и развитие организма, на все виды обмена веществ, на половое созревание. Между железами внутренней секреции нет прямых анатомических связей, но существует взаимозависимость функций одной железы от других. Эндокринную систему здорового человека можно сравнить с хорошо сыгранным оркестром, в котором каждая железа уверенно и тонко ведет свою партию. А в роли дирижера этого “оркестра” выступает главная, верховная железа внутренней секреции— гипофиз.

Гипофиз, лат. hypophysis, или нижний мозговой придаток — округлое образование, расположенное на нижней поверхности головного мозга в гипофизарной ямке турецкого седла клиновидной кости. Гипофиз относится к центральным органам эндокринной системы и к промежуточному мозгу. Размеры гипофиза достаточно индивидуальны: переднезадний размер колеблется от 5 до 13 мм, верхненижний — от 6 до 8 мм, поперечный — от 12 до 15 мм; масса 0,4—0,6 г., причём у женщин гипофиз обычно бывает больше.

Гипофиз располагается на основании головного мозга (нижней поверхности), в гипофизарной ямке турецкого седла клиновидной кости. Гипофиз состоит из двух крупных различных по происхождению и структуре долей: передней — аденогипофиза (составляет 70—80% массы гипофиза) и задней — нейрогипофиза. Аденогипофиз является местом образования тропных и некоторых других белковых гормонов, управляющих периферическими эндокринными железами, анаболическими и ростовыми процессами, обменом веществ и размножением. Гормоны, депонируемые в нейрогипофизе, участвуют в регуляции водного баланса, сосудистого тонуса, образования молока и в процессе родов.

Большая по размерам передняя доля гипофиза выделяет в кровь шесть тропных гормонов. Один из них — гормон роста, или соматотропный (СТГ) — стимулирует рост скелета, активизирует биосинтез белка, способствует увеличению размеров тела. Если в результате каких-либо нарушений гипофиз начинает вырабатывать слишком много СТГ, рост тела резко увеличивается, развивается гигантизм. В тех случаях, когда повышенное выделение гормона роста происходит у взрослого человека, это сопровождается акромегалией — увеличением не всего тела, а лишь его отдельных частей: носа, подбородка, языка, рук и ног. При недостаточной выработке гипофизом соматотропного гормона у ребенка приостанавливается рост и развивается гипофизарная карликовость. Остальные пять гормонов: адренокортикотропный (АКТГ), тиреотропный (ТТГ), пролактин, фолликулостимулирующий (ФСГ) и лютеинизирующий (ЛГ) — направляют и регулируют деятельность других желез внутренней секреции. Адренокортикотропный гормон стимулирует деятельность коры надпочечников, заставляя ее в случае необходимости более интенсивно вырабатывать кортикостероиды. Тиреотропный гормон способствует образованию и выделению гормона щитовидной железы тироксина. Фолликулостимулирующий гормон у женщин способствует созреванию яйцеклетки, а у мужчин стимулирует сперматогенез. В тесном контакте с ним действует лютеинизирующий гормон. Именно благодаря ЛГ у женщин формируется так называемое желтое тело— образование, без которого невозможно нормальное течение беременности.

В процессах репродукции активное участие принимает также пролактин, или лактогенный гормон. От этого гормона во многом зависит величина и форма молочных желез; через сложную систему взаимосвязей различных гормонов он стимулирует выработку грудного молока у женщины после родов.

Однако, являясь верховной железой эндокринной системы, гипофиз сам подчиняется центральной нервной системе, и в частности гипоталамусу. Вместе с нейросекреторными ядрами гипоталамуса гипофиз образует гипоталамо-гипофизарную систему, контролирующую деятельность периферических эндокринных желёз.

Гипоталамо-гипофизарная система.Гипофиз функционально и анатомически связан с гипоталамусом в единую гипоталамо-гипофизарную систему, которая является центром интеграции нервной и эндокринной систем. Гипоталамо-гипофизарная система контролирует и координирует деятельность почти всех эндокринных желёз организма.

Гипоталамус - высший вегетативный центр, который постоянно координирует, регулирует деятельность различных отделов мозга, всех внутренних органов. Частота сердечных сокращений, тонус кровеносных сосудов, температура тела, количество воды в крови и тканях, накопление или расход белков, жиров, углеводов, минеральных солей— словом, существование нашего организма, постоянство его внутренней среды находится под контролем гипоталамуса.

Гипоталамус руководит гипофизом, используя и нервные связи, и систему кровеносных сосудов. Кровь, которая поступает в переднюю долю гипофиза, обязательно проходит через серединное возвышение гипоталамуса и обогащается там гипотала-мическими нейрогормонами. Нейрогормоны — это вещества пептидной природы, которые представляют собой части белковых молекул. К настоящему времени обнаружено семь нейрогормонов, так называемых либеринов (то есть освободителей), которые стимулируют в гипофизе синтез тропных гормонов. А три нейрогормона— пролактостатин, меланостатин и соматостатин,— напротив, тормозят их выработку.

К нейрогормонам относят также вазопрессин и окситоцин. Продуцируют их нервные клетки ядер гипоталамуса, а затем по собственным аксонам (нервным отросткам) транспортируют в заднюю долю гипофиза, и уже отсюда эти гормоны поступают в кровь, оказывая сложное воздействие на системы организма.

Окситоцин стимулирует сокращение гладкой мускулатуры матки при родах, выработку молока молочными железами. Вазопрессин активно участвует в регуляции транспорта воды и солей через клеточные мембраны, под его влиянием уменьшается просвет кровеносных сосудов и, следовательно, повышается давление крови. За то, что этот гормон обладает способностью задерживать воду в организме, его часто называют антидиуретическим гормоном (АДГ). Главной точкой приложения АДГ являются почечные канальцы, где он стимулирует обратное всасывание воды из первичной мочи в кровь. Когда в результате нарушений деятельности гипоталамо-гипофизарной системы продукция АДГ резко снижается, развивается несахарный диабет — мочеизнурение. Его основные симптомы — сильная жажда и повышенное отделение мочи. Однако не следует думать, что гипоталамус и гипофиз лишь отдают приказы, спуская по цепочке “руководящие” гормоны. Они и сами чутко анализируют сигналы, поступающие с периферии, от желез внутренней секреции. Деятельность эндокринной системы осуществляется на основе универсального принципа обратной связи. Избыток гормонов той или иной железы внутренней секреции тормозит выделение специфического гормона гипофиза, ответственного за работу данной железы, а недостаток побуждает гипофиз усилить выработку соответствующего тройного гормона.

Механизм взаимодействия между нейрогормонами гипоталамуса, тройными гормонами гипофиза и гормонами периферических желез внутренней секреции в здоровом организме отработан длительным эволюционным развитием и весьма надежен.

Однако достаточно сбоя в одном звене этой сложной цепи, чтобы произошло нарушение количественных, а порой и качественных соотношений в целой системе, влекущее за собой различные эндокринные заболевания.

Нейрогипофиз - состоит из нервной доли и воронки, infundibulum, соединяющей нервную долю со срединным возвышением. Нервная доля образована клетками эпендимы (питуицитами) и окончаниями аксонов нейросекреторных клеток паравентрикулярного и супраоптического ядер гипоталамуса промежуточного мозга, в которых и синтезируются вазопрессин (он же — антидиуретический гормон) и окситоцин, транспортируемые по нервным волокнам, составляющим гипоталамо-гипофизарный тракт, в нейрогипофиз. В задней доле гипофиза эти гормоны депонируются и оттуда поступают в кровь. Воронка гипофиза соединяясь с воронкой гипоталамуса образует ножку гипофиза.

Аденогипофиз - состоит из разветвлённых тяжей, образованных тремя типами железистых клеток. В связи с большим количеством капилляров передняя доля гипофиза имеет на разрезе красно-бурый цвет. Передняя часть аденогипофиза вырабатывает тропные гормоны: кортикотропин (адренокортикотропный гормон), тиротропин (тиреотропный гормон), гонадотропные гормоны — фоллитропин (фолликулостимулирующий гормон) и лютеотропин (лютеинизирующий гормон); соматотропин (гормон роста) и пролактин (лактотропный гормон).

Промежуточная часть, имеющая полость (гипофизарную щель), отчётливо выделяется при беременности, а также у плода и у детей до 5 лет; вырабатывает меланотропин (меланоцитстимулирующий гормон) и липотропин (липотропный гормон).

Гормоны гипофиза. Передняя долягипофиза вырабатывает белковые гормоны, шесть из которых выделены в химически чистом виде. Их строение в настоящее время полностью расшифровано. Точное число секретируемых передней долей гормонов не установлено, ниже рассматриваются лишь хорошо известные.

Гормон роста. На рост организма влияют многие гормоны, но наиболее важную роль в этом сложном процессе играет, видимо, именно гипофизарный гормон роста (соматотропин). После удаления гипофиза рост практически прекращается. Введение этого гормона молодым животным ускоряет рост, а у взрослых может приводить к его возобновлению, причем исследование обмена веществ в этих случаях всегда выявляет снижение экскреции (выведения) азота из организма. Задержка азота – необходимый признак истинного роста, свидетельствующий о том, что действительно происходит образование новых тканей, а не просто увеличение массы тела за счет накопления жира или воды. При патологических процессах, ведущих к снижению функции гипофиза, в отдельных случаях возникает гипофизарная карликовость; такие карлики имеют небольшие размеры тела, но в остальном остаются нормальными людьми. Другие нарушения функции гипофиза могут сопровождаться избыточным выделением гормона роста, порождающим гигантизм. Если большие количества гормона роста вырабатываются до завершения созревания организма, рост увеличивается пропорционально; если же это происходит уже после достижения зрелости, возникает состояние, называемое акромегалией, при котором наблюдается непропорциональный рост отдельных частей тела, поскольку у взрослых некоторые кости теряют способность к дальнейшему удлинению. При акромегалии больной приобретает характерный внешний облик: начинают выдаваться брови, нос и нижняя челюсть, увеличиваются кисти рук, стопы и грудь, спина становится неподвижной, нос и губы утолщаются.

Лактогенный гормон гипофиза (пролактин) стимулирует лактацию – образование молока в молочных железах. Стойкая лактация в сочетании с аменореей (аномальным отсутствием или подавлением менструальных выделений) может возникать при опухоли гипофиза. Это расстройство бывает также связано с нарушениями секреторной активности гипоталамуса, в норме подавляющей высвобождение пролактина. У самок некоторых млекопитающих пролактин влияет и на другие процессы, в частности он может стимулировать секрецию гормона прогестерона желтым телом яичника. Пролактин присутствует в гипофизе особей не только женского, но и мужского пола, причем не только у млекопитающих, но и у низших позвоночных. Относительно его функций в мужском организме известно мало.

Тиреотропный гормон гипофиза (тиреотропин) стимулирует рост щитовидной железы и ее секреторную активность. После удаления гипофиза функция щитовидной железы полностью прекращается и она уменьшается в размерах. Введение тиреотропина может вызвать избыточную активность щитовидной железы. Таким образом, нарушения ее функции могут быть следствием не только заболеваний самой железы, но и патологических процессов в гипофизе и соответственно требуют разного лечения.

Адренокортикотропный гормон гипофиза (АКТГ, кортикотропин) стимулирует кору надпочечников подобно тому, как тиреотропный гормон стимулирует щитовидную железу. Одно из различий, однако, заключается в том, что функция коры надпочечников в отсутствие АКТГ прекращается не полностью. Когда стимуляция со стороны гипофиза отсутствует, кора надпочечников сохраняет способность секретировать необходимый для жизни гормон альдостерон, который регулирует содержание натрия и калия в организме. Однако без АКТГ надпочечники вырабатывают недостаточное количество другого жизненно важного гормона, кортизола, и теряют способность усиливать при необходимости его секрецию. Поэтому больные с недостаточностью функции гипофиза становятся очень чувствительны к различного рода нагрузкам и стрессам. Избыточные количества АКТГ, которые могут вырабатываться при опухолях гипофиза, приводят к развитию потенциально смертельного заболевания, т.н. синдрома Кушинга. К характерным его признакам относятся прибавка в весе, лунообразное лицо, увеличение жировых отложений в верхней части туловища, повышение кровяного давления, мышечная слабость.

Гонадотропные гормоны (гонадотропины). Передняя доля гипофиза секретирует два гонадотропных гормона. Один из них, фолликулостимулирующий гормон, стимулирует развитие яйцеклеток в яичниках и сперматозоидов в семенниках. Второй называется лютеинизирующим гормоном; в женском организме он стимулирует выработку в яичниках женских половых гормонов и выход зрелой яйцеклетки из яичника, а в мужском – секрецию гормона тестостерона. Введение этих гормонов или их избыточная продукция вследствие заболевания вызывают преждевременное половое развитие незрелого организма. При удалении гипофиза или его разрушении патологическим процессом возникают изменения, сходные с теми, что происходят при кастрации.

Регуляция метаболизма. Гормоны, секретируемые передней долей гипофиза, необходимы для надлежащего использования в организме углеводов, поступающих с пищей; кроме того, они выполняют и другие важные функции в обмене веществ. Особая роль в регуляции метаболизма принадлежит, по-видимому, гормону роста и адренокортикотропному гормону, которые функционально тесно связаны с гормоном поджелудочной железы, инсулином. Хорошо известно, что в отсутствие инсулина развивается хроническое заболевание – сахарный диабет. При одновременном удалении поджелудочной железы и гипофиза большинство симптомов диабета отсутствует, так что в этом отношении влияние гормонов гипофиза и поджелудочной железы как бы противоположно.

Промежуточная долягипофиза секретирует меланоцит-стимулирующий гормон (МСГ, интермедин), который увеличивает размеры некоторых пигментных клеток в коже низших позвоночных. Например, лишенные этого гормона головастики из-за сокращения (сжатия) пигментных клеток приобретают серебристый цвет. МСГ образуется из той же молекулы-предшественника, что и адренокортикотропный гормон (АКТГ). В передней доле гипофиза этот предшественник превращается в АКТГ, а в промежуточной – в МСГ. МСГ вырабатывается и в гипофизе млекопитающих, но его функция остается неясной.

Задняя долягипофиза содержит два гормона, причем оба вырабатываются в гипоталамусе, а оттуда поступают в гипофиз. Один из них, окситоцин, – наиболее активный из присутствующих в организме факторов, вызывающий такие же сильные сокращения матки, как при родах. Этот гормон иногда применяют в акушерстве для стимуляции затянувшихся родов, но значение его нормальных концентраций в родовой деятельности не установлено. Окситоцин вызывает также сокращения мышечных стенок желчного пузыря, кишечника, мочеточников и мочевого пузыря. Второй гормон, вазопрессин, при введении в организм вызывает многочисленные эффекты, в том числе повышение кровяного давления вследствие сужения сосудов и уменьшение диуреза (выведения мочи). Однако в нормальных условиях он оказывает в организме лишь одно известное действие – регулирует количество воды, выделяющееся через почки. Даже под влиянием чрезвычайно малых его концентраций вода, профильтровавшаяся в почечных клубочках, всасывается обратно в почечных канальцах (реабсорбируется), и образуется концентрированная моча. При разрушении задней доли гипофиза опухолями или другими патологическими процессами развивается состояние, называемое несахарным диабетом. При этом заболевании организм теряет через почки огромное количество воды, превышающее иногда 38 л в сутки. Возникает сильная жажда, и чтобы избежать обезвоживания, больным приходится потреблять соответствующее количество воды.

Эпифиз (шишковидная, или пинеальная, железа), небольшое образование, расположенное у позвоночных под кожей головы или в глубине мозга; находится на средней линии тела, как и сердце, функционирует либо в качестве воспринимающего свет органа либо как железа внутренней секреции, активность которой зависит от освещенности. У некоторых видов позвоночных обе функции совмещены. У человека это образование по форме напоминает сосновую шишку, откуда и получило свое название (греч. epiphysis – шишка, нарост).

Эпифиз развивается в эмбриогенезе из свода (эпиталамуса) задней части (диэнцефалона) переднего мозга. Одна, располагающаяся с правой стороны мозга, носит название пинеальной, а вторая, слева, парапинеальной железы. Пинеальная железа присутствует у всех позвоночных, за исключением крокодилов и некоторых млекопитающих, например муравьедов и броненосцев. Парапинеальная железа в виде зрелой структуры имеется лишь у отдельных групп позвоночных, таких, как миноги, ящерицы и лягушки.

Там, где пинеальная и парапинеальная железы функционируют в качестве органа, воспринимающего свет, или “третьего глаза”, они способны различать лишь разную степень освещенности, а не зрительные образы. В этом качестве они могут определять некоторые формы поведения, например вертикальную миграцию глубоководных рыб в зависимости от смены дня и ночи.

У человека с деятельностью эпифиза связывают такие явления, как нарушение суточного ритма организма в связи с перелетом через несколько часовых поясов, расстройства сна и, вероятно, “зимние депрессии”.

Щитовидная железа (glandula thyreoidea), специализированный эндокринный орган у позвоночных животных и человека; вырабатывает и накапливает иодсодержащие гормоны, участвующие в регуляции обмена веществ и энергии в организме.

У человека щитовидная железа полностью формируется к 8-9 мес. развития плода; состоит из 2 боковых долей и поперечного перешейка, соединяющего их близ нижних концов. Иногда от перешейка вверх отходит пирамидальная доля. Располагается на шее спереди дыхательного горла и на боковых стенках гортани, прилегая к щитовидному хрящу (отсюда название). Сзади боковые доли соприкасаются со стенками глотки и пищевода. Наружная поверхность щитовидной железы выпуклая, внутренняя, обращенная к трахее и гортани, вогнутая. Поперечник щитовидной железы около 50-60 мм, на уровне перешейка 6-8 мм. Масса около 15-30 г (у женщин несколько больше). Щитовидная железа обильно снабжена кровеносными сосудами; к ней подходят верхние и нижние щитовидные артерии.

Основная структурная и функциональная единица щитовидной железы - фолликул (шаровидной или геометрически неправильной формы), полость которого заполнена коллоидом, состоящим из иодсодержащего белка-тиреоглобулина. Фолликулы тесно прилегают друг к другу. Стенки фолликула выстланы однослойным железистым эпителием. Структуру щитовидной железы формирует и соединительнотканная строма, прилегающая к стенке фолликула и состоящая из коллагеновых и эластических волокон, с проходящими в ней сосудами и нервами. Форма, объём и высота клеток фолликулярного эпителия варьируют в зависимости от функционального состояния щитовидной железы: в норме эпителий кубический, при повышенной функциональной активности - высокий цилиндрический, при пониженной - плоский. Размеры комплекса Гольджи, число митохондрий и секреторных капель, содержащихся в тиреоидных клетках, увеличиваются в период активной секреторной деятельности. Число и длина микроворсинок, расположенных на апикальной поверхности эпителия и направленных в полость фолликула, также увеличиваются при повышении активности щитовидной железы. Плотность, размеры, число и локализация цитоплазматических гранул характеризуют как процессы биосинтеза, так и выделения специфических продуктов.