Железами внутренней секреции, или эндокринными, называют те железы, которые не имеют выводящих протоков и выделяют физиологически активные вещества (гормоны) непосредственно во внутреннюю среду организма — кровь. Вместе с нервной эндокринная система обеспечивает приспособление организма к условиям внешней среды. Но если нервная система структурно жестко организована, то гормоны, передвигаясь с кровью, действуют на все органы и ткани, где они могут связаться со специфическими рецепторами гормонов. Если нервная система осуществляет свои влияния практически мгновенно, то эндокринная развивает свои воздействия на организм медленнее, но и продолжительность их может быть, в отличие от нервных, очень значительной.
Гормоны — это вещества различных классов (аминокислоты и их производные, пептиды, белки, стероиды и др.), которые обычно вырабатываются и выделяются специализированными железами. Хотя, например, множество гормонов синтезируется в гипоталамической области промежуточного мозга. Так что гипоталамус является нейроэндокринным органом. Вся деятельность эндокринной системы находится под контролем нервной системы, хотя и нервная система постоянно контролируется эндокринной системой.
Вещество, которое относится к гормонам, должно соответствовать следующим критериям: выделяться из живых клеток, причем без нарушения их целостности; не служить источником энергии; выделяться в кровь в очень малых количествах; поступать непосредственно в кровь; действовать на органы-мишени через специфические рецепторы.
Одни гормоны оказывают непосредственное регуляторное действие на какой-то орган, а другие могут обладать программирующим эффектом, т.е. в определенный момент изменяют клетки каких-либо тканей на все последующее время их жизни.
Рецепторы к гормонам — белки. Одни из них расположены на наружной мембране клетки, и когда молекула гормона связывается с таким рецептором, то запускается целый каскад химических изменений в клетке, и ее состояние меняется. Таким механизмом действия обычно обладают белково-пептидные гормоны. Этот вид рецепции называется мембранной. Другая разновидность рецепции — ядерная. Гормоны с такой рецепцией (например, стероиды) должны попасть внутрь клетки, пройти в ее ядро и там повлиять на генетический аппарат клетки, индуцируя или тормозя синтез каких-то белков. Эффекты гормонов с ядерной рецепцией развиваются медленно, но зато они очень длительно сохраняются.
Эндокринные органы
Эндокринные железы участвуют в синтезе гормонов напрямую в лимфу, межклеточную жидкость и кровь. Другими словами, это те среды, куда поступают гормоны, выделяемые железами внутренней секреции. Эти органы, как правило, не имеют протоков, открывающихся непосредственно в кровеносные сосуды. По классификации железы внутренней секреции человека (ЖВС) делятся:
- Непосредственно эндогенные железы. Основная их функция состоит исключительно в синтезировании специальных веществ — гормонов.
- Имеющие дополнительные функции. Кроме секреторной работы, подобные органы участвуют и в других процессах в человеческом теле. В качестве примера можно привести поджелудочную, щитовидную железу и др.
- Железистые клетки, которые располагаются в различных тканях и синтезируют активные вещества. Совокупность таких отдельных клеток формирует эндокринную систему диффузного вида.
Гипофиз
Гипофиз — нижний мозговой придаток, связанный с гипоталамусом тонкой ножкой. Масса гипофиза — около 0,5 г. Располагается он в особой костной выемке — турецком седле. Анатомически и функционально гипофиз делится на три доли: переднюю, промежуточную и заднюю. В передней доле гипофиза синтезируются и выделяются в кровь пептидные гормоны, управляющие деятельностью других эндокринных желез.
Гормоны передней доли гипофиза. Адренокортикотропный гормон (кортикотропин, АКТГ) стимулирует деятельность коры надпочечников. В свою очередь, выброс АКТГ управляется кортиколиберином — пептидом, вырабатываемым в гипоталамусе. При избытке АКТГ развивается синдром Кушинга: разрастается кора надпочечников, происходит ожирение, появляются головные боли, истерии и т. д.
Тиреотропный гормон (ТТГ) стимулирует синтез гормонов щитовидной железы. Выброс ТТГ контролируется тиреолиберином — пептидом, который вырабатывается в гипоталамусе.
Гонадотропины (лютеинизирующий и фолликулостимулирующий гормоны) управляют деятельностью половых желез. Они усиливают образование мужских и женских половых гормонов в семенниках и яичниках, стимулируют рост семенников, рост фолликулов. Синтез и выброс гонадотропинов контролируется люлиберином — пептидом, который вырабатывается в гипоталамусе.
Соматотропный гормон (гормон роста) действует не на какую-то одну эндокринную железу, но стимулирует выработку тканевых факторов роста в клетках многих тканей. В свою очередь, эти тканевые факторы стимулируют рост всех частей организма. При недостатке соматотропного гормона у детей развивается гипофизарная карликовость, а при избытке — гипофизарный гигантизм. Если же избыток соматотропного гормона наблюдается у взрослого человека, когда нормальный рост уже прекратился, то возникает заболевание — акромегалия, при котором разрастаются нос, губы, пальцы рук и ног. Выработка соматотропина регулируется пептидами гипоталамуса: стимулируется соматолиберином, а тормозится соматостатином.
Пролактин стимулирует выработку молока у кормящих матерей и участвует в организации деятельности половых желез.
В промежуточной доле гипофиза вырабатывается меланоцистимулирующий гормон, функции которого изучены недостаточно, однако показано, что его избыток усиливает пигментацию кожи и она заметно темнеет.
Гормоны задней доли гипофиза — вазопрессин (антидиуретический гормон — АДГ) и окситоцин — являются пептидами и близки по химической структуре. Они вырабатываются в нейронах гипоталамуса, а потом по ножке спускаются в заднюю долю гипоталамуса и оттуда могут поступать в кровь. Основные функции вазопрессина — усиление обратного всасывания в почечных канальцах, что приводит к уменьшению объема мочи. Этот гормон принимает важнейшее участие в регуляции постоянства внутренней среды организма, а при его нехватке у человека развивается заболевание — несахарный диабет, при котором организм теряет большое количество воды и некоторых солей. Окситоцин стимулирует сокращение гладкой мускулатуры семявыводящих протоков и яйцеводов, а также играет важнейшую роль при родах, стимулируя сокращение мышц матки.
Щитовидная железа
Щитовидная железа расположена на передней стенке гортани, состоит из двух долей и перешейка и имеет массу от 25 до 40 г. Снаружи железа покрыта соединительнотканной оболочкой. Собственно железа образована особыми пузырьками — фолликулами, в которых вырабатываются гормоны, содержащие йод, — тироксин (тетрайодтиронин) и трийодтиронин. Гормоны щитовидной железы выполняют ряд функций. Во-первых, они являются программирующими, участвуя, например, в половом созревании различных животных и человека. Если головастика лягушки лишить этих гормонов, то он вырастет до гигантских размеров, но в лягушку превратиться не сможет. Во-вторых, эти гормоны усиливают обмен веществ, стимулируя клеточное дыхание, повышают секрецию соматотропного гормона гипофиза. В-третьих, гормоны щитовидной железы усиливают производство тепла организмом — термогенез. Заболевания, связанные с нарушениями деятельности щитовидной железы, могут возникать не только при изменениях в самой железе, но и при нехватке йода в организме, заболеваниях передней доли гипофиза и др.
При снижении функции щитовидной железы в детстве развивается кретинизм, характеризующийся торм9жением в развитии всех систем организма, малым ростом, слабоумием. У взрослого человека при нехватке гормонов щитовидной железы возникает микседема, при которой наблюдаются отеки, слабоумие, понижение иммунитета, слабость. Данное заболевание хорошо поддается лечению гормонами щитовидной железы, вводимыми извне. При повышении деятельности щитовидной железы возникает базедова болезнь, при которой резко возрастает возбудимость, обмен веществ, частота сердечных сокращений, характерны пучеглазие (экзофтальм) и потеря веса.
В тех географических зонах, где вода содержит мало йода (обычно это встречается в горах), у населения часто наблюдается зоб — заболевание, при котором секретирующая ткань щитовидной железы разрастается, но не может в отсутствие необходимого количества йода синтезировать полноценные гормоны. В таких районах потребление йода населением должно быть повышенным, что может быть обеспечено, например, продажей поваренной соли с обязательными небольшими добавками йодистого натрия.
Паращитовидные железы
Паращитовидные железы — маленькие железы, расположенные на поверхности или в толще щитовидной железы, обычно по две с каждой стороны. Они выделяют паратгормон, регулирующий обмен кальция в организме. При поражении этих желез наблюдается нехватка ионов кальция в крови, судороги, рвота и смерть на фоне паралича дыхательной мускулатуры. При повышенной функции кости начинают терять Са2+, возникает мышечная слабость. При этом уровень Са2+ в плазме крови повышается.
Поджелудочная железа
Поджелудочная железа обладает смешанной секрецией: часть ее клеток выделяет ряд пищеварительных ферментов через протоки в двенадцатиперстную кишку (внешняя секреция), а скопления других клеток, называемые островками Лангерганса, выделяют гормоны инсулин и глюкагон непосредственно в кровь. Непрерывное выделение инсулина в кровь необходимо для того, чтобы основной источник энергии — глюкоза — могла свободно переходить из плазмы крови в ткани, а ее избыток — откладываться в печени в виде полимера гликогена. При нехватке инсулина развивается сахарный диабет — болезнь, при которой глюкоза не проникает в ткани, а ее уровень в плазме крови сильно возрастает, что влечет за собой выведение глюкозы из организма в больших объемах мочи. Если больному диабетом не вводить инсулин извне, то лишение мозга глюкозы приводит к потере сознания, судорогам и быстрой смерти. Второй гормон поджелудочной железы — глюкагон — синтезируется в особых клетках островков Лангерганса и необходим для образования глюкозы из гликогена при нехватке ее в плазме крови. Таким образом, инсулин и глюкагон, оказывая противоположное действие на обмен углеводов, обеспечивают точное регулирование потребления организмом глюкозы.
Надпочечники
Надпочечники — небольшие парные железы, расположенные на верхних полюсах почек и состоящие из двух слоев: коркового и мозгового. Клетки наружного коркового слоя вырабатывают три группы гормонов:
1) Глюкокортикоиды, главным из которых является кортизол, стимулируют синтез гликогена из глюкозы, понижают уровень потребления глюкозы тканями, тормозят иммунный ответ, препятствуют воспалительным процессам.
2) Минералокортикоиды (например, альдостерон) регулируют содержание Na+ и К+ в организме, усиливая обратное всасывание Na+ в почечных канальцах и стимулируя выведение с мочой К+ и Н+.
3) Предшественники половых гормонов, главным образом мужских, участвуют в формировании вторичных половых признаков в качестве программирующих гормонов.
При недостаточном функционировании коры надпочечников возникает аддисонова болезнь, для которой характерны нарушения углеводного обмена, низкое кровяное давление, похудание, тошнота, усиление пигментации кожи.
Мозговой слой надпочечников вырабатывает адреналин и норадреналин и функционально входит в единую регуляторную систему с симпатическим отделом вегетативной нервной системы. В те периоды, когда организм должен работать в большом напряжении (при травме, во время опасности, в условиях повышенного физического и умственного труда и т. п.), эти гормоны усиливают работу мышц, повышают содержание глюкозы в крови (для обеспечения возросших энергетических затрат мозга), усиливают кровоток в мозге и других жизненно важных органах, повышают уровень системного кровяного давления, усиливают сердечную деятельность и др. Таким образом, гормоны мозгового слоя надпочечников служат для обеспечения реакции организма на экстремальные воздействия или реакции на стресс.
Эпифиз
Эпифиз — маленькая красновато-бурая железа массой всего 0,15-0,20 г, расположенная между верхними буграми четверохолмия среднего мозга в особой полости черепа. С мозгом эпифиз соединен полой ножкой. Пока что известен только один гормон эпифиза — мелатонин, под действием которого тормозится выброс гонадотропных гормонов, меняется скорость полового созревания, у животных — регулируются сезонные физиологические циклы. Работа эпифиза чувствительна к внешней освещенности: синтез мелатонина в нем усиливается в темноте, увеличен у слепых людей.
Тимус
Тимус (вилочковая железа) — небольшой лимфоидный орган, состоящий из двух долек и расположенный за грудиной в средостении. Тимус хорошо развит только в детском возрасте и практически исчезает в период полового созревания. Неэндокринная функция тимуса заключается в том, что в нем созревают Т-лимфоциты, необходимые для обеспечения иммунитета, которые после созревания заселяют другие лимфоидные органы. Эндокринная функция тимуса заключается в том, что он выделяет в кровь пептидные гормоны тимозин и тимопоэтины, стимулирующие рост и формирование иммунной системы. В случае, если тимус продолжает активно функционировать у взрослого человека, могут развиться аутоиммунные заболевания, при которых вследствие патологического усиления иммунитета наблюдается разрушение антителами собственных белков организма. К таким заболеваниям относятся системная красная волчанка, миастения и др.
Половые железы
Половые железы (гонады) — являются железами смешанной, то есть и внешней, и внутренней, секреции. Половые железы женщины — яичники — выделяют во внешнюю среду яйцеклетки, а во внутреннюю — гормоны эстрогены и прогестины. Половые железы мужчины — семенники — выделяют во внешнюю среду сперматозоиды, а во внутреннюю — гормоны андрогены.
Яичники выделяют в кровь эстрадиол, относящийся к эстрогенам индуктор овуляции, участвующий также в формировании вторичных половых Признаков по женскому типу (развитие молочных желез, определенный тип телосложения и пр.). Прогестерон, относящийся к прогестинам, вырабатывается в желтом теле, которое образуется на месте лопнувшего фолликула. Прогестерон — это гормон беременности, он необходим для прикрепления (имплантации) зародыша к стенке матки, а также тормозит созревание и овуляцию фолликулов на период беременности.
Семенники выделяют в кровь андрогены, основным из которых является тестостерон, выполняющий целый ряд функций. Он необходим для нормального формирования половой системы у эмбриона по мужскому типу, для развития мужских вторичных половых признаков (оволосение и развитие мускулатуры по мужскому типу, низкий голос, особенности обмена веществ и поведения и т. п.), обеспечивает постоянство сперматогенеза и др.