Тема 3. Физиология эндокринной системы

Общие представления о структурно-функциональной организации эндокринной системы. Физиологическая организация эндокринной функции.

Основные типы физиологических эффектов гормонов в регуляции функций. Химическая структура гормонов и ее связь с биологической активностью. Типы, классы и семейства химических соединений, обладающих гормональной активностью. Функционально-структурная организация молекулы гормона. Основные закономерности секреции гормонов. Физиологические механизмы регуляции функций эндокринных желез. Циркуляторный транспорт и разрушение гормонов во внутренней среде организма, выведение метаболитов. Механизмы действия гормонов на клетки. Типы и основные механизмы рецепции гормонов в тканях и инициации гормональных сигналов. Генерация вторичного сигнала и ее регуляция.

Гормональная регуляция процессов роста в организме. Роль соматотропного гормона. Гипоталамическая регуляция секреции гормона роста. Влияние кортикостероидов, инсулина, тиреоидных и других гормонов на ростовые процессы. Гормональный контроль процессов развития и дифференцировки.

Эндокринная регуляция функции воспроизведения. Становление пола у позвоночных. Половая дифференцировка гипоталамуса. Регуляция биосинтеза андрогенов семенниками и надпочечниками. Механизмы действия на половые органы и анаболические эффекты андрогенов. Биосинтез и регуляция секреции эстрогенов и прогестерона. Половые циклы млекопитающих и человека. Гормоны и беременность. Эндокринная регуляция лактации. Внегонадные эффекты женских половых гормонов.

Эндокринная регуляция межуточного обмена. Гормоны и кальциевый обмен. Биосинтез и регуляция секреции инсулина, глюкагона и адреналина. Взаимоотношения гормональных эффектов в регуляции уровня сахара в крови. Гормоны и регуляция липидного обмена.

Гормоны и адаптация. Стресс, роль гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы в реализации общего адаптационного синдрома. Симпато-адреналовая система в регуляции адаптивных реакций организма и эндокринной системы.

Задача 1

К эндокринологу обратился пациент для заключения о состоянии функции щитовидной железы. В анализе крови — пониженное содержание тиреоидных гормонов.

С диагностической целью пациенту ввели тиреолиберин. Результаты исследования: через 20 мин после введения тиролиберина у него повысилось содержание в крови тиротропина (ТТГ) в 5раз, а через 4 часа возросло на 70 % содержание тиреоидных гормонов (Т4 и ТЗ).

Вопросы:

1. В каком звене нарушен гипоталамо-гипофизарно-тиреоидный гормональный механизм?

2. Имеется ли у пациента гипофизарная недостаточность?

3. Имеется ли у пациента нарушение функции щитовидной железы?

Ответ:

1. Недостаточное содержание тиреоидных гармонов в организме может быть следствием поражения гипоталамуса, гипофиза и щитовидной железы.

2, 3. В данном случае при введении тиреолиберина уровень ТТГ и тиреоидных гормоном возрастает, т.е. поражения гипофиза и щитовидной железы у пациента нет, а имеет место нарушение продукции тиролиберина в гипоталамусе.

Задача 2

На приеме у педиатра находился ребенок 10 лет с жалобами на сонливость, ослабление внимания, слабую успеваемость. При диагностическом обследовании у ребенка выявлена пониженная функция щитовидной железы.

Вопросы:

1. Какой элемент необходим для нормального секреторного цикла тиреоидных гормонов?

2. Какие рекомендации следует дать этому пациенту?

3. Увеличена или уменьшена у данного пациента щитовидная железа?

Ответы:

Недостаточное содержание в организме тиреоидных гормонов (Т4 и ТЗ) может быть вызвано различными факторами, к числу которых относят недостаточное поступление йода в организм, врожденное нарушение биосинтеза тиреоидных гормонов, воздействие радиоактивного облучения.

1. Для нормального секреторного цикла тиреоидных гормонов Т4 и ТЗ необходим йод.

2. Ребенку следует принимать йодсодержащие препараты, в пищевом рационе следует использовать йодированную соль.

3. Объем щитовидной железы увеличен.

Задача 3

Рассмотрите следующие этапы и результаты эксперимента:

1. Две группы самцов-крыс помещали в клетки, разделенные сетчатой перегородкой.

2. В свободную половину клеток подсаживали самок в состоянии эструса.

3. Одной из групп до подсадки самок вводили препарат — блокатор люлибериновых рецепторов, вторая группа была контрольной.

4. Исследовали динамику тестостерона и лютропина в крови самцов обеих групп после подсадки самки.

В контрольной группе выявили динамику повышения уровня тестостерона через 20—40 мин после предъявления самки. Подъему уровня тестостерона способствовал пик лютропина.

Во второй группе после введения препарата выявили понижение исходного уровня тестостерона в 8раз. На фоне блокады люлибериновых рецепторов у самцов в присутствии самки не происходило повышения уровня тестостерона в крови.

Вопросы:

1. Каков механизм торможения продукции тестостерона при введении антагониста рецепторов люлиберина?

2. Как регулируется секреция тестостерона?

Ответы:

1. Регуляция осуществляется гипоталамо-гипофизарным комплексом и механизмами обратных гормональных связей.

2. Блокада люлибериновых рецепторов гипофиза приводит к торможению секреции лютропина и последующему понижению секреции тестостерона. Понижение уровня тестостерона вызывает угнетение половой мотивации.

Задача 4

После отборочного тура к международному конкурсу бальных танцев были допущены стажеры и танцевальные пары, имевшие опыт выступления на престижных конкурсах. Перед выступлением в обеих группах возрос уровень адреналина, у некоторых из стажеров в 10раз.

Вопросы:

1. Какое физиологическое и метаболическое действие оказывает адреналин на органы-мишени?

2. Как изменяется уровень глюкозы в крови при повышении концентрации адреналина в крови?

3. Какой процесс протекает в печени при действии адреналина?

4. Как происходит обеспечение энергией сердечной мышцы при сильном эмоциональном стрессе?

Ответы:

1. Энергомобилизирующее, адаптационно-трофическое. Стимулирует гликолиз, липолиз, вызывает перераспределение кровотока к скелетной мускулатуре, активирует дыхание.

2. Повышается.

3. Распад гликогена, высвобождение глюкозы из печени в кровь.

4. За счет запасов гликогена в миокарде, высвобождения глюкозы при его распаде под влиянием адреналина через возбуждение (3,-адренорецепторов миокарда.

Задача 5

Пациент перенес в результате бытовой травмы значительную кровопотерю, которая сопровождалась понижением артериального давления крови.

Вопросы:

1. Действие каких гормонов можно рассматривать как «первую линию защиты» при понижении кровяного давления, вызванного кровопотерей?

2. Какие гормоны способствуют восстановлению объема массы крови на поздних сроках после травмы?

3. Физиологические эффекты какого из двух гормонов — вазопрессина или альдостерона — развиваются на поздних этапах восстановления уровня кровяного давления?

Ответы:

1. Ими являются адреналин, вазопрессин.

2. Ренин-ангиотензин-альдостероновая система, эритропоэтин.

3. Это альдостерон — стероидный гормон, его эффекты проявляются через несколько дней после включения ренин-ангаотензи-нового механизма.

Задача 6

На приеме у эндокринолога находится ребенок с задержкой роста. После обследования ему назначили ряд гормонов, в том числе лечение соматолиберином и соматотропином.

Вопросы:

1. Функция какой из желез внутренней секреции нарушена у ребенка?

2. Почему для лечения задержки роста назначены оба гормона?

3. В чем состоит различие в действии этих гормонов?

4. Какие периферические физиологические эффекты оказывает соматотропин при задержке роста?

Ответы:

1. Функция аденогипофиза.

2. Для предупреждения карликовости.

3. Соматолиберин оказывает стимулирующее действие на продукцию соматотропина в гипофизе.

4. Соматотропин оказывает периферическое действие: повышает синтез белков и увеличение стромы организма, регулирует жировой и углеводный обмен, способствует росту скелета и костей в длину, стимулирует синтез и секрецию соматомединов из печени, которые регулируют рост нескелетных тканей.

Задача 7

Пациент получает продолжительное лечение кортизолом по поводу воспалительного процесса, обратился к врачу с жалобами на отечность и снижение мышечной массы. При обследовании были выявлены дополнительные данные: повышение уровня глюкозы в крови и повышение кровяного давления.

Вопросы:

1. Вследствие каких изменений в мышцах уменьшилась их масса?

2. Вследствие каких изменений развилась гипергликемия?

3. Каков механизм развития отеков?

4. Каков механизм развития гипертензии?

Ответы:

Осложнения после длительного приема кортизола вызваны тем, что:

1. Кортизол вызывает распад белков и угнетение их синтеза в мышцах.

2. Кортизол также стимулирует распад жира и стимулирует образование глюкозы из аминокислот и продуктов липолиза в процессах глюконеогенеза. Поступление глюкозы в кровь приводит к гипергликемии.

3. Отеки связаны с альдостерон-подобным действием кортизола на реабсорбцию натрия в почечных канальцах и последующим увеличением объема межклеточной жидкости.

4. Гипертензия развивается вторично, вследствие повышенной реабсорбции воды в кровь и увеличения объема массы крови.

Задача 8

В различных условиях эксперимента наблюдали окраску кожи лягушки. В пигментных клетках (меланофорах) кожи лягушки находятся многочисленные мелкие зерна темного пигмента.

Распределение пигмента изменяется благодаря движениям цитоплазмы меланофоров. Окраска светлеет, когда пигмент сконцентрирован вокруг ядра клеток, и темнеет, когда зерна пигмента распреде­ляются вдоль отростков клеток в большом пространстве тела.

Меланофоры лягушки лишены иннервации и их функциональное состояние регулируется меланоформным гормоном (меланин) и адреналином.

Рассмотрите три этапа эксперимента:

I. Интактной лягушке ввели подкожно адреналин. Уже через 3-5 мин наблюдали эффект быстрого перемещения пигмента. Через 10-20мин весь пигмент концентрировался около ядра. Кожа посветлела, вместе с тем, действие адреналина было кратковременным.

II. После удаления гипофиза кожа лягушки сильно посветлела, и этот эффект был устойчивым.

III. Гипофизэктомированной лягушке ввели меланофорный гормон. Через 30 мин началось поступление пигмента в отростки, через 2,5 ч кожа лягушки потемнела.

Вопросы:

1. Почему эффект адреналина является кратковременным?

2. Какую картину можно наблюдать в меланофорах и сосудах кожи лягушки после введения адреналина?

3. Почему после гипофизэктомии кожа лягушки светлеет?

4. Почему действие меланофорного гормона проявляется медленно и протекает длительно?

Ответы:

1. Адреналин быстро разрушается ферментом моноаминоксидазой.

2. Сосуды кожи суживаются, а в отростках меланофоров происходит движение пигмента в направлениях к ядру клеток.

3. Нет продукции меланофорного гормона.

4. Латентный период связан с синтезом пигмента под влиянием введенного гормона, его распределением и движением по отросткам клеток всей поверхности кожи.

Задача 9

В опытах на сращенных животных-парабионтах изучали взаимоотношения между гипофизом и половыми железами. После операции сшивания двух животных у них устанавливается общее кровообращение. Затем у одной крысы удалили гипофиз, а у второй — гонады. Гипофиз кастрата начал выделять большие количества фоллитропина, и его содержание в крови сохранялось высоким.

Вопросы:

1. По какому механизму повысилась секреция фоллитропина у кастрированной крысы?

2. Почему половые гормоны, вырабатываемые в гонадах крысы с удаленным гипофизом, не тормозят продукцию фоллитропина у крысы-кастрата?

Ответы:

1. Недостаток половых гормонов в крови стимулирует по механизму обратной связи продукцию фоллитропина.

2. Половые гормоны сравнительно быстро активируются в печени и других органах этой крысы.

Задача 10

В опыте наблюдали и регистрировали сокращения сердца и матки беременной крысы. После введения адреналина на миограмме выявили изменения амплитуды мышечных сокращений.

Вопросы:

1. С какими рецепторами взаимодействует адреналин в миометрии в миокарде?

2. Как изменилась сила сокращений сердца и матки?

Ответы:

1. В миометрии — с β₂-адренорецепторами, а в миокарде — с β₁-адренорецепторами.

2. Сила сокращений сердца увеличивается, а матки — уменьшается.