Эндокринные функции (стр. 2 )

12.1.3. Поджелудочная железа

Поджелудочная железа (панкреас) является и пищеварительной, и эн-докринной железой. Эндокринная ткань составляет лишь 1% от веса всего органа. Она находится в железе в виде островков Лангерганса, содержащих разные клетки. Бета-клетки выделяют гормон инсулин (от лат. тзи1а - ост-ров), альфа-клетки образуют гормон глюкагон.

Инсулин повышает проницаемость мембраны мышечных и жировых клеток для глюкозы. Помогая транспорту глюкозы внутрь клетки, он способ-ствует процессам ее утилизации. Инсулин такжц имеет важное значение в от-ложении запасов углеводов в печени в виде гликогена. В частности, это важ-но в восстановительном периоде после больших физических нагрузок. При снижении уровня инсулина в крови усиливается гликогенолиз в печени. Ин-сулин стимулирует образование жира, угнетает мобилизацию его их жировых депо, способствует транспорту аминокислот и участвует в регуляции синтеза белков. Недостаточность инсулина в организме приводит к тяжелому патоло-

241

гическому состоянию (сахарной болезни, или диабету), которое характеризу-ется повышением содержания глюкозы в крови до 300-400 мг%.

Глюкагон является антагонистом инсулина. Он стимулирует расщеп-ление гликогена в печени, а также жира в жировой ткани. Секреция инсулина и глюкагона зависит от содержания глюкозы в крови. Увеличение концентра-ции глюкозы в крови повышает секрецию инсулина и прдавляет секрецию глюкагона. Секреция инсулина регулируется также вегетативной нервной системой. Раздражение блуждающего нерва усиливает выделение инсулина. Раздражение симпатических волокон уменьшает его. В то же время через симпатические нервы происходит активация секреции глюкагона.

12.1.4. Щитовидная железа

Щитовидная железа - самая крупная из эндокринных желез. Ее вес у взрослого мужчины составляет 20 г. Гормонами щитовидной железы являют-ся тироксин, трийодтиронин и калъцитонин. Тироксин и трийодтиронин различаются по количеству атомов йода в молекуле гормона, но их действие на обменные процессы качественно тождественно, различия лишь количест-венные. По-другому действует кальцитонин.

Источниками для синтеза тироксина и трийодтиронина служат ами-нокислота тирозш и йод. Полноценная функция щитовидной железы воз-можна только при достаточном содержании йода в пище.

Тироксин имеет большое значение для общего развития и роста моло-дого организма. Недостаточность функции щитовидной железы в раннем возрасте приводит к развитию так называемого кретинизма. Характерными признаками этого заболевания являются задержка роста, нарушение пропор-ций тела, задержка полового развития и умственная отсталость. У взрослого человека важнейшее значение гормонов щитовидной железы заключается в регуляции интенсивности окислительных процессов, усиливающихся под влиянием тироксина и трийодтиронина. Поэтому активность щитовидной железы отражается на уровне основного обмена, который при недостаточно-сти функции щитовидной железы уменьшается, а при патологической гипер-функции (например, при Базедовой болезни) увеличивается. Гормоны щито-видной железы - важные регуляторы термогенеза. Повышение секреции ти-роксина способствует образованию тепла в организме и, следовательно, его приспособлению к условиям воздействия холода.

Тироксин усиливает влияние адреналина и симпатической нервной системы на обменные процессы и функции сердечно-сосудистой системы. Он повышает возбудимость ЦНС, Гормоны щитовидной железы играют также важную роль в индукции синтеза белков.

Активность щитовидной железы определяется содержанием в крови тиреотропина (тиреотропного гормона, ТТГ) аденогипофиза. В свою очередь, повышенный уровень тироксина в крови угнетает продукцию этого стимуля-тора щитовидной железы. При недостатке йода в пище и питьевой воде уро-вень щитовидных гормонов в крови падает. Это обуславливает усиленную

242

секрецию ТТГ. Вследствие этого щитовидная железа гипертрофируется, хотя общая продукция гормона снижена. Это заболевание называется эндемиче-ским зобом.

Третий гормон щитовидной железы, кальцитонин, имеет важное зна-чение в регуляции обмена кальция. Основным действием капьцитонина явля-ется снижение уровня кальция в плазме крови за счет стимуляции его отло-жения в костную ткань.

12.1.5. Околощитовидные железы. Вилочковая железа. Эпифиз

Околощитовидные (паращитовидные) железы человека (обычнр их четыре) непосредственно прилегают к задней поверхности щитовидной желе-зы. Гормоном околощитовидных желез является паратгормон. Он увеличи-вает содержание кальция в крови (за счет вымывания его из костей скелета и уменьшения выведения кальция почками), воздействуя тем самым на возбу-димость и лабильность нервно-мышечного аппарата и ЦНС, а также на мно-гие секреторные процессы. Удаление паращитовидных желез приводит к клоническим судорогам, тетании и смерти. Паратгормон усиливает таюке вы-ведение фосфата почками.

Паратгормон вместе с кальцитонином регулируют содержание каль-ция в крови, которое изменяется в узких границах. Падение уровня кальция в крови усиливает активность околощитовидной железы и в результате увели-чивается содержание паратгормона в крови. Повышение содержания кальция в крови, в свою очередь, приводит к угнетению продукции паратгормона и обуславливает усиленное образование кальцитонина.

Вилочковая железа. Гормон этой железы тимозин участвует в управлении иммунологическими реакциями, а также в реализации воздейст-вия некоторых гормонов. Имеются данные, указывающие на значение вилоч-ковой железы в процессах развития организма и в приспособлении к вредным воздействиям.

Под влиянием различных сильнодействующих факторов и воздейст-вием физических нагрузок вес вилочковой железы уменьшается. Предполага-ется, что, несмотря на уменьшение веса, активность тимуса в этих случаях увеличивается.

Эпифиз. Гормон эпифиза мелатонин угнетает развитие половых же-лез, предотвращая преждевременное половое развитие, участвует также в ре-гуляции электролитного и углеводного обмена.

Секреторная активность эпифиза зависит от освещенности. Под влия-нием света продукция мелатонина уменьшается. Цикличность активности эпифиза, соответствующая смене периодов дня и ночи, представляет собой своеобразные «биологические часы» организма.

1

Гипофиз

Гипофиз содержит три доли - переднюю, промежуточную и заднюю.

Передняя доля гипофиза, или аденогипофиз, выполняет в эндок-ринном «оркестре» как бы роль дирижера. Такую роль он осуществляет с по-мощью тропных гормонов, регулирующих активность коры надпочечников (кортикотропина), половых желез (гонадотроптюв: фоллитропина, лютро-пина и пролактина) и щитовидной железы (тиротропина). Кроме того, аде-ногипофиз выделяет соматотропин, или гормон роста.

Под влиянием соматотропина у детей происходит ускорение роста. При недостаточной выработке этого гормона в раннем возрасте происходит задержка роста - карликовый рост. В отличие от задержки роста при крети-низме, наблюдающемся при гипофункции щитовидной железы, умственное развитие карликов нормальное. При избыточной продукции этого гормона в детском возрасте развивается гигантизм (рост человека может достигать ино-гда даже 240-250 см). Избыточная продукция соматотропного гормона после завершения роста скелета может вести к заболеванию, называемому акроме-галией. Она проявляется в непропорциональном увеличении размеров дис-тальных частей тела (пальцев, кистей, стоп, носа, нижней челюсти). Сомато-тропин действует на процессы роста непосредственно, а также через сомато-медины, которые образуются в печени под влиянием соматотропина. Сома-томедин-С стимулирует также перемещение глюкозы через клеточные мем-браны подобно действию инсулина. Поэтому его называют инсулин-подобным фактором роста.

Соматотропин повышает синтез белков, способствует транспорту аминокислот в клетку, усиливает освобождение жирных кислот из жировой ткани и в определенных условиях угнетает использование углеводов тканя-ми.

Факторами, стимулирующими или угнетающими продукцию и выде-ление тропных гормонов передней доли гипофиза, являются специфические нейрогормоны (либерины и статины), выделяемые нейросекреторными клет-ками гипоталамуса (табл. 12.1). Нейрогормоны являются факторами, посред-ством которых ЦНС участвует в регуляции эндокринных желез. Продукция тропных гормонов регулируется также содержанием гормона, образующегося под их влиянием (рис. 12.5).

В передней доле гипофиза, а также в ряде клеток ЦНС и некоторых других тканей образуются две группы нейропептидов - эндорфшы и энкефа-лты. Они способны понижать болевую чувствительность, модулировать функции ЦНС, участвовать в регуляции некоторых функций и изменять пси-хическую настройку. Эндорфин имеет важное значение в появлении чувства удовлетворения, радости и повышенного настроения (эйфории).

244

Таблица 12.1

Нейрогормоны гипоталамуса и их действие

Нейрогормоны	Действие
Кортиколиберин	Усиливает секрецию кортикотропина
Тиролиберин	Усиливает секрецию тиротропина
Фоллиберин	Усиливает секрецию фоллитропина
Люберин	Усиливает секрецию лютропина
Соматолиберин	Усиливает секрецию соматотропина
Соматостатин	Подавляет секрецию соматотропина
Пролактостатин	Подавляет секрецию пролактина
Пролактолиберин	Усиливает секрецию пролактина
Меланолиберин	Усиливает секрецию меланотропина
Меланостатин	Подавляет секрецию меланотропина

Гипоталамические нейросекреторные клетки -

ННЯСчП

I Нейрогормоны (рилизинг
I факторы)

Обратное ингибирующее действие

Передняя доля гипофиза

Тропины

Периферические железы

Гормоны

ТКАНИ

Рис. 12.5. Схема обратной связи: ингибирующий эффект, оказывае-мый гормонами на образование агентов, стимулирующих их секрецию

245

Промежуточная доля гипофиза у человека развита слабо. Ее продукт - меланотропин способствует образованию коричневого пигмента, который обуславливает потемнение окраски кожи.

Задняя доля гипофиза, или нейрогипофиз, выделяет два нейрогор-мона, местом образования которых являются нейросекреторные клетки гипо-таламуса. Один из них - вазопрессин - регулирует содержание воды в орга-низме и объем жидкости в кровеносных сосудах. При обеднении организма водой, т. е. при повышении осмотического давления крови, секреция этого гормона усиливается. Основное действие вазопрессина осуществляется на уровне почечных канальцев, в которых он усиливает реабсорбцию воды и тем самым уменыиает образование мочи.

Другой гормон задней доли гипофиза - окситоцин - способствует со-кращению мускулатуры матки во время родов. Во время лактации он способ-ствует отделению молока, повышая тонус гладких мышц соска.

12.2. Значение и место гормонов в регуляции обмена веществ

Обмен веществ основывается на биохимических реакциях, осуществ-ляемых при катализирующем действии ферментов. Только в узких границах условий внутренней среды ферменты обладают достаточной каталитической активностью. Эти необходимые условия (температура, рН, осмотическое дав-ление, ионный состав, напряжение кислорода, содержание воды) составляют жесткие гомеостатические константы организма. Этим жестким парамет-рам присущ весьма ограниченный диапазон между уррвнем константного состояния и отклонением, не совместимьш с жизнью. Наряду с жесткими константами внутренняя среда характеризуется также пластическими кон-стантами, обладающими широким диапазоном изменчивости. Всякое измене-ние условий существования организма и любая активация процессов жизне-деятельности создает угрозу смещения констант внутренней среды. Чтобы исключить это, скомпенсировать смещающее воздействие и восстановить константное состояние, включаются приспособительные реакции. Совокуп-ность скоординированных физиологических функций, направленных на обеспечение постоянства жестких констант внутренней среды организма, обозначается термином «гомеостатическая регуляция». При этом широко используется изменчивость пластических констант внутренней среды.

Гомеостатической регуляцией обеспечивается необходимость в гиб-кой регуляции обменных процессов. Однако необходимость в регуляции об-менных процессов обуславливается также выполнением различных актов жизнедеятельности.

Регуляция обмена веществ. Главный путь управления обменом ве-ществ - изменение активности ферментов. Активность ферментов изменя-ется в результате обратимых изменений в структуре молекул фермента, а

246

также в результате увеличения или уменьшения количества молекул фермен-та. Как было отмечено, активность ферментов зависит от условий среды. Кроме этого важно присутствие коферментов. Во многих случаях в их роли выступают витамты.

Уровнями регуляции обменных процессов являются: 1) клеточная ав-торегуляция; 2) гормональная регуляция; 3) нервная регуляция.

Клеточная авторегуляция основывается на противоположных влия-ниях субстратов (С) и продуктов (П) на ферменты, катализирующие биохи-мические реакции. Если биохимическую реакцию представить как:

Ф,

С :<=* П, ф2

то фермент Фь катализирующий превращение субстрата в продукт, активи-руется высоким содержанием субстрата и низким содержанием продукта. В то же время фермент Ф^, катализирующий обратное направление реакции (продукт превращается обратно в субстрат), ингибируется этими же воздей-ствиями. Если содержание продукта начинает превышать содержание суб-страта, то происходят противоположные изменения: активность фермента Ф) ингибируется, а активность фермента Ф2 повышается, вследствие этого оста-навливается реакция в первоначальном направлении и заменяется реакцией в противоположном направлении.

Биохимические реакции составляют целостные целенаправленные системы, поэтому регулируется не каждая отдельная реакция через катализи-рующий ее фермент, а система (цепь или цикл) реакций в целом.

Основной целью авторегуляции является обеспечение постоянства, биохимической среды внутри клеток, в частности - отношение между суб - ; стратами и продуктами различных реакций. Однако клеточная авторегуляция не удовлетворяется, если необходима значительная мобилизация ресурсов организма. В частности, при выполнении спортивных упражнений или дру - ; гих форм напряженной мышечной работы необходимо продолжительное и интенсивное протекание биохимических реакций в одном направлении. Так, , пробегание 400-метровой дистанции с соревновательной скоростью возмож - ' но только тогда, когда гликогенолиз в мышцах не ингибируется по мере на - 1 копления лактата. Таким образом, для обеспечения достаточно эффективной | мобилизации ресурсов необходимо вмешательство в клеточную авторегуля - | цию. Это становится возможным через гормональную и нервную регуляцию. !

Гормональная регуляция осуществляется через двоякие воздействия на | активность ферментов. Одни гормоны обуславливают изменения молекул \ фермента, превращающие менее активные формы фермента в активные, или! наоборот. Другие гормоны оказывают непосредственное влияние на синтез и ' распад ферментов, изменяя тем самым количество молекул фермента. Благо-даря обоим изменениям возможно поддержание биохимических реакций в одном направлении, несмотря на снижение содержания субстрата и накопле-ние продукта. Например, значительная мобилизация запасов гликогена не - |

г

I

247

смотря на накопление лактата при беге на 400 м становится возможной бла-годаря действию адреналина на активность гликоген-фосфорилазы в рабо-тающих мышцах.

Важным фактором, регулирующим интенсивность образования и сек-реции гормонов, является характер регулируемых ими проЦессов. Как только изменения, вызываемые каким-либо гормоном, достигают определенной ве-личины, образование и выделение этого гормона уменьшается. В ряде случа-ев увеличивается продукция другого гормона, регулирующего противопо-ложно направленный процесс. Таким образом, высокие содержания в крови продуктов обменных процессов, образующихся под влиянием гормона, не-редко подавляют активность соответствующей железы, а низкое содержание этих продуктов может быть стимулом активации ее деятельности (первый вариант механизма отрицательной обратной связи).

Щитовидная железа, кора надпочечников и половые железы регули-руются тропными гормонами передней доли гипофиза. В этом взаимодейст-вии важную роль играет основное влияние уровня гормонов щитовидной же-лезы, коры надпочечников и половых желез на продукцию соответствующих тропных гормонов (см. рис. 12.5). Высокий уровень концентрации гормонов указанных желез в крови подавляет, а низкий уровень - усиливает секрецию тропных гормонов (второй вариант механизма отрицательной обратной свя-зи).

Таким образом, гормональная регуляция также связана с механизма-ми, ограничивающими значительную мобилизацию ресурсов организма. По-этому контроль продукции гормонов необходим со стороны ЦНС.

Нервная регуляция обеспечивает взаимодействие между разными тка-нями, органами и частями организма, а также между организмом и внешней средой. Нервная регуляция обменных процессов осуществляется путем нерв-ных влияний на интенсивность продукции гормонов в железах внутренней секреции, т. е. управлением гормональной регуляцией. Обнаружена также возможность непосредственных нервных влияний на активность ферментов и условия протекания биохимических реакций. Это обеспечивается влиянием медиаторных веществ, освобождающихся из периферических синапсов.

Существуют два канала влияния ЦНС на эндокринные функции. Одни эндокринные железы активируются через вегетативные нервы, иннервирую-щие эндокринные железы, другие - двухэтапным механизмом. Первый этап заключается в образовании тйрогормонов нейросекреторными клетками промежуточного мозга (гипоталамуса), которые управляют секрецией троп-ных гормонов аденогипофиза. Вторым этапом является стимуляция активно-сти периферических эндокринных желез тропными гормонами аденогипофи-за(рис. 12.6).

248

Головной мозг

Гипоталамус Нейросекрет Гипофиз Кровеносные сосуды Кортикотропин

Вегетативный нерв

Спинной мозг

Кора надпочечников Мозговой слой надпочечников Кровеносные сосуды

Нерв

I

Рис. 12.6. Два канала передачи воздействий центральной нервной

системы к периферичвским органам и тканям: прямой нейрональный

(I) и нейрогормональный (II)

I. Нервные импульсы, возникающие на разных уровнях центральной нервной системы, направляются по периферическим нервам к органам и тканям. II. Возбуждение, возникающее в разных отделах головного мозга, оказывает влияние на периферические органы и ткани через эндокринные железы, т. е. путем гормональной регуляции. Этим управляет гипоталамус, который пере-дает влияния центрапьной нервной системы на эндокринные железы по двум путям: 1) непосредственно через вегетативные нервы, доходящие до эндок-ринных желез, 2) нейросекреторным путем - клетки гипоталамуса, обладаю-щие нейросекреторной активностью, выделяют специфические нейрогормоны, которые через кровоток поступают в аденогипофиз, изменяя интенсивность секреции его тропных гормонов. Последние доходят через кровообращение к эндокринным железам, усиливая продукцию соответствующих гормонов. Кровь переносит гормоны к органам и тканям, подвергаемым их регуляторно-му влиянию.