Механизмы секреции и действия гормонов0.00 из
5.000 оценок
Лекция 11. Эндокринная система
1. Общий обзор эндокринной системы. Методы изучения желез и гормонов.
2. Механизмы секреции и действия гормонов.
3. Гипоталамус и гипофиз.
4. Эпифиз и вилочковая железа.
5. Щитовидная железа и паращитовидные железы.
6. Надпочечники.
7. Поджелудочная железа. Половые железы.
8. Влияние эндокринной системы на двигательную активность.
Общий обзор эндокринной системы. Методы изучения желез и гормонов
Эндокринная система и нервная система – это главные регулирующие системы организма. Нервная система работает быстро, но порой её действия недостаточно для нормального протекания процесса. Эндокринная система действует медленнее, но зато её действие более постоянно.
В организме человека имеются железы двух основных типов: внешней секреции (экзокринные) и внутренней секреции (эндокринные). А также существуют железы смешанной секреции, которым присущи основные признаки желез обоих групп:
Признак
Железы
внешней секреции (экзокринные): слюнные, печень, кишечные, молочные, сальные, потовые
внутренней секреции (эндокринные): гипофиз, эпифиз, щитовидная, надпочечники, тимус
смешанной секреции: половые, поджелудочная
Выводные протоки
Имеются
Отсутствуют (каждая секреторная клетка соприкасается с капилляром)
Имеются в экзокринной части, отсутствуют в эндокринной
Выделение секрета
На поверхность слизистой оболочек или кожи
В кровь и лимфу
Экзокринная часть - на поверхность слизистых оболочек или кожи; эндокринная - в кровь
Секреты, вырабатываемые железами внутренней секреции, называются гормонами.
По химической природе гормоны делятся на 3 группы:
1. Действуют специфично, т.е. оказывают на конкретный орган строго определенное воздействие.
2. Действуют дистантно, т.е. органы, на которые воздействуют гормоны, находятся далеко от железы.
3. Отличаются высокой биологической активностью.
4. Действуют только на живые клетки.
В организме гормоны выполняют следующие функции:
1. Регулируют функционирование органов и систем, осуществляют их объединение.
2. Обеспечивают адаптацию организма к условиям окружающей среды.
3. Поддерживают гомеостаз организма.
Большая часть сведений о работе эндокринных желез и их секретов была получена при изучении заболеваний, связанных с этими железами. В некоторых случаях проводилось экспериментальное удаление этих желез у животных.
Биохимические методы анализа очистки и синтеза гормонов дали возможность ученым выяснить роль гормонов в процессах обмена веществ и жизнедеятельности, а также углубили познания в роли эндокринных желез в физиологических процессах.
В настоящее время хуже всего изучены эпифиз и тимус. Гормоны этих желез не выделены в чистом виде. Эпифиз древние римляне называли вместилище души. Существует мнение, что эпифиз отвечает за биологические ритмы. Тимус является важнейшим органом иммунной системы. Здесь образуется гормон тимозин, который отвечает за созревание Т-лимфоцитов. Однако, данный гормон не выделен в чистом виде и свойства его не описаны.
Механизмы секреции и действия гормонов
Гормоны, поступающие в кровь, осуществляют гуморальную регуляцию процессов в организме. Но при этом система желез внутренней секреции (эндокринная система), как правило, взаимодействует с вегетативной нервной системой, и они совместно осуществляют нервно-гуморальную регуляцию работы органов.
В регуляции секреции гормонов могут участвовать следующие механизмы:
А. Присутствие специфического метаболита в крови. Например, избыток в ней глюкозы вызывает секрецию поджелудочной железой гормона инсулина. В данном случае работает механизм, основанный на принципе отрицательной обратной связи.
Б. Присутствие в крови другого гормона. Например, многие гормоны передней доли гипофиза, стимулируют секрецию гормонов другими железами организма. Таким образом контролируется работа надпочечников. В данном случае работает каскадный механизм, так как для выработки других гормонов не требуется больших количеств исходного гормона. Здесь работает механизм положительной обратной связи.
В. Стимуляция со стороны вегетативной нервной системы. Например, при беспокойстве и стрессе мозговое вещество надпочечников выделяет адреналин и норадреналин.
Особенностью действия гормонов является их высокая специфичность. Эти вещества действуют не на все клетки, а лишь на определенные, называемые "мишенями". Клетки-"мишени" имеют на своих поверхностных мембранах особые рецепторы, к которым могут прикрепляться гормоны. Многие гормоны имеют в своих молекулах специфические участки, ответственные за прикрепление к рецептору.
3. Гипоталамус и гипофиз
Высшим центром регуляции деятельности желез внутренней секреции желез внутренней секреции является гипоталамус (отдел промежуточного мозга). Именно он осуществляет трансформацию нервного импульса в эндокринный процесс. Гипоталамус воздействует на эндокринные железы двумя способами: напрямую по нисходящим нервным путям либо через эндокринную железу в промежуточном мозге - гипофиз, с которым он образует единую гипоталамо-гипофизарную систему.
Гипоталамус играет в ней роль регулирующего органа, а гипофиз - регулируемого. Гипоталамус вырабатывает нейропептиды, усиливающие и угнетающие работу гипофиза, а гипофиз, в свою очередь, вырабатывает тропные гормоны. Тропные гормоны и гормоны гипоталамуса направляются к другим эндокринным железам и регулируют их деятельность. Кроме того, многие гормоны передней доли гипофиза образуются нейросекреторными клетками гипоталамуса.
Гипофиз человека (масса - 0,5 г) располагается в промежуточном мозге под гипоталамусом и состоит из двух долей. Известно более 20 гормонов гипофиза. Передняя доля называется аденогипофиз, а задняя – нейрогипофиз.
Передняя доля выделяет тропные гормоны (н-р: липотропин, меланотропин, гонадотропин, тиреотропин, кортикотропин и др.), которые оказывают регулирующее влияние на функции других эндокринных желез: щитовидной, околощитовидных, поджелудочной, половых и надпочечников. Они также влияют на все стороны обмена веществ и энергии, процессы роста и развития. При их гиперфункции наблюдается усиление секреторной активности всех желез, а при гипофункции - усиление отделения воды при образовании вторичной мочи, отсутствие пигмента кожи, ожирение и др.
Основной гормон передней доли –соматотропный гормон или гормон роста (соматотропин)- регулирует рост организма в молодом возрасте. Недостаток этого гормона делает человека карликом лилипутом, т.е. наблюдается задержка в росте, но умственное развитие остается в норме, а избыток – в молодом возрасте вызывает гигантизм, а во взрослом - акромегалию. (Карликами считаются люди ниже 1м 50 см, а гигантами выше 2м). Кроме того, передняя доля выделяет группу гормонов стимулирующих работу половых желез. Гормон тиротонин увеличивает продукцию гормонов щитовидной железы. Адренокортикотропный гормон (АКТГ) вызывает усиленный синтез гормонов надпочечников. Таким образом, гормоны влияют на функции очень многих желез внутренней секреции.
В задней доле – нейрогипофизе – содержатся два гормона вазопрессин и окситоцин. Первый из них усиливает реадсорбцию воды в почках. При недостатке вазопрессина у человека развивается заболевание несахарный диабет или мочеизнурение. (Больной выделяет до 50 л мочи в сутки и погибает от обезвоживания). Окситоцин оказывает разнообразное влияние на матку. Следует отметить, что вазопрессин (антидиуретический гормон), а также окситоцин синтезируются в гипоталамусе, транспортируются в гипофиз и секретируются им в кровь.
4. Эпифиз и вилочковая железа
Эпифиз (шишковидная железа) расположен на задней поверхности среднего мозга, между верхними холмиками четверохолмия. Масса у взрослого человека - 0,2г. Наиболее интенсивно функционирует в детском возрасте. Во взрослом организме - практически не функционирует. Вырабатывает серотонин и мелатонин, а также гормоны сна, которые регулируют "биологические часы" организма. Эпифиз является важнейшей железой, которая влияет на функции гипофиза, щитовидной и околощитовидных желез, надпочечников и островков поджелудочной железы. Эпифиз оказывает влияние на половое созревание (мелатонин его сдерживает), функции половых желез, сон и бодрствование. При гипофункции эпифиза наступает преждевременное половое созревание и "ранняя старость" (протергия), при гиперфункции - недоразвитие половых желез и вторичных половых признаков.
Вилочковая (зобная) железа или тимус располагается позади грудины, имеет форму пирамиды или треугольника. Функции тимуса существенно меняются с возрастом. С момента рождения до половой зрелости ее масса увеличивается, а затем она перерождается в жировую ткань и ее масса уменьшается. Тимус является важным регулятором клеточного иммунитета, особенно в период внутриутробного развития и в раннем детском возрасте. Гормоны тимуса пока не известны, но установлено его участие в контроле за состоянием углеводного и кальциевого обмена, за нервно-мышечной передачей импульсов. Тимус формирует популяцию Т-лимфоцитов, осуществляющих реакции клеточного иммунитета. При гипофункции тимуса возникает заболевание Т-клеточная недостаточность, которое проявляется в падении активности клеточного иммунитета, частой заболеваемости инфекционными болезнями, аутоимунных и онкологических заболеваний.
5. Щитовидная железа и паращитовидные железы
Щитовидная железа расположена по бокам щитовидного хряща гортани и состоит из двух долей. Масса железы составляет около 20-40 г. Основное влияние гормоны щитовидной железы оказывают на регуляцию белкового обмена, и тем самым оказывают влияние на рост и развитие организма. Основными гормонами этой железы являются тироксин, трииодтиронин и тиреокацитонин. Все гормоны щитовидной железы содержат йод. В норме железа регулирует уровень потребления кислорода клетками органов и тканей, развитие организма, обмен веществ и теплообмен.
Тиреокальцитонин участвует в регуляции обмена кальция и фосфора, является антагонистом гормона паращитовидных желез. Он способствует отложению в костях кальция, а тем самым снижению его содержания в крови.
При недостаточной функциональной активности щитовидной железы у взрослых людей развивается болезнь – миксидема, а у детей – кретинизм. Заболевания сопровождаются задержкой психомоторного развития и роста у детей; у взрослых - снижением основного обмена, что ведет к ослаблению деятельности всего организма: замедляется сокращение сердца, вяло работают органы пищеварения, падает температура тела, снижается возбудимость нервной системы, появляется отечность тканей, ухудшается память
Гипофункция щитовидной железы может также развиваться из-за недостатка в питании йода, необходимого для синтеза гормонов. Это заболевание - эндемический зоб - сопровождается сильным разрастанием щитовидной железы и появлением на шее у больных так называемого зоба. Профилактика данного заболевания состоит в обогащении питания йодом.
Повышенная активность щитовидной железы называется тиреотоксикоз или базедова болезнь. Она выражается в разрастании тканей щитовидной железы, повышенным раздражительности и интенсивности обмена веществ, нарушению кровообращения и тахикардии, к психическим травмам, часто повышается температура. в детском возрате гиперфункция приводит к ускорению умственного и физического развития.
Паращитовидные железы – это четыре небольшие железы, расположенные рядом со щитовидной железой у задней ее поверхности. Масса всех паращитовидных желез составляет 0,2-0,35 г. Гормон паращитовидных желез – паратгормон – отвечает за обмен кальция и фосфора в организме. Нарушение в работе этих желез приводит к нарушению роста и развития костной ткани.
Гипофункция железы вызывает заболевание - тетанию. При нем наблюдается приступы судорог. Судороги объясняются тем, что при уменьшении количества кальция в крови количество калия резко возрастает, а калий повышает возбудимость нервной системы. Если кальция в крови недостает, то он начинает высвобождаться из костной ткани, в результате чего кости размягчаются. в костях появляются многочисленные пустоты, мышцы становятся вялыми, понижается возбудимость нервной системы.
При гиперфункции паращитовидных желез развивается болезнь Реклингхаузена (гиперкальцемия) - повышение уровня кальция в крови. болезнь сопровождается появлением боли в костях, остеодистрофии, образовании почечных камней и гипертонии, кальций начинает откладываться в сосудах, аорте и почках, что приводит к нарушению кровообращения.
Полное удаление паращитовидных желез у животных сопровождается судорожными сокращениями с последующей гибелью от расстройства дыхания.
Надпочечники
Надпочечники покрывают верхнюю часть почек. Это парные железы, состоящие из коркового и мозгового слоев и выполняющих разные функции.
Корковый слой, выделяющий кортикоиды, делится на три зоны:
- внутренняя зона выделяет половые гормоны и является единственным их источником до периода полового созревания и во время климакса;
- средняя зона выделяет гормоны глюкокортикоиды. Эти гормоны влияют на обмен углеводов. Например, гормон кортизон регулирует образование гликогена. Многие стероидные гормоны этого слоя надпочечников стимулируют физическую работоспособность и снижают утомляемость скелетных мышц. Использование экзогенных препаратов этих гормонов считается в спорте допингом. Главный вред этих препаратов состоит в том, что они не только влияют на спортивный результат, но и отрицательно сказываются на здоровье спортсмена. Это выражается, прежде всего, в нарушении нормального функционирования надпочечников.
- наружный слой корковой зоны является источником минералкортикоидов. Эти гормоны регулируют обмен минеральных веществ в организме.
Корковый слой надпочечников является жизненно необходимым: удаление его у животных приводило к их гибели в 100% случаев.
В мозговом слое надпочечников вырабатываются такие гормоны, как адреналин и норадреналин. Это "стрессовые" гормоны, которые выделяются в периоды больших нагрузок на нервную систему. Известно, что они являются ускоряющими медиаторами нервной системы и, по-видимому, в этом состоит основной механизм их деятельности.
В 1855 году английский врач Томас Аддисон описал заболевание, которое назвал бронзовая болезнь. Симптомами этого заболевания являются общая слабость мышц, пониженный обмен веществ, бронзово-землистый цвет кожи, повышенная утомляемость, раздражительность, потеря аппетита, пристрастие к соленой пище, тошнота и рвота. При дальнейшем изучении этой болезни оказалось, что она является результатом комплексного недостатка гормонов коры надпочечников.
Гиперфункция мозгового слоя надпочечников характеризуется кратковременными приступами повышенного кровяного давления, сопровождающиеся учащенным сердцебиением, усиленным потоотделением, головокружением. Так же возникает эндокринное заболевание синдром Иценко-Кушинга: ожирение верхней части туловища, быстрая утомляемость, мышечная слабость и повышение хрупкости костей.
6. Железы смешанной секреции: поджелудочная железа и половые железы
Поджелудочная железа и половые железы состоят из двух частей экзокринной и эндокринной и поэтому их иногда называют железами смешанной секреции или гетерокринными.
Поджелудочная железа располагается слева, под желудком. Внешнесекреторная функция поджелудочной железы связана с выработкой поджелудочного сока, играющего важную роль в пищеварении, а как железа внутренней секреции она вырабатывает гормоны, принимающие участие в регуляции углеводного обмена, т.е. регулирует содержание глюкозы в крови, синтез гликогена из избытка глюкозы и отложение жира.
Основными гормонами поджелудочной железы являются гормоны инсулин и глюкагон. Инсулин поддерживает уровень глюкозы в крови. При его недостатке или отсутствии у человека развивается заболевание сахарный диабет: в крови скапливается глюкоза, а к клеткам она не попадает. Диабет системное заболевание, так как нарушаются разные стороны обмена веществ. При отсутствии надлежащего лечения больной погибает. Сахарный диабет бывает первого и второго типа. Диабет первого типа заболевание наследственное и связано с плохой работой генов, которые вырабатывают белок инсулин. Диабет второго типа развивается постепенно в результате несбалансированного питания и связан с недостаточной работоспособностью инсулина. Последствия диабета первого типа обычно устраняются введением экзогенного инсулина, а в случае диабета второго типа порой достаточно щадящей диеты с пониженным содержанием углеводов и жиров.
При гиперфункции развивается гипогликемическая кома, состояние сопровождается потерей сознания, слабостью, судорогами, шоком в результате сильного падения содержания глюкозы в крови.
Гормон глюкагон регулирует расщепление гликогена до глюкозы. При гиперфункции наблюдается повышение содержания глюкозы в крови, усиление расщепления жира. Нарушение синтеза инсулина наблюдается при гипофункции.
На различные физиологические функции оказывают влияние и другие гормоны поджелудочной железы. Липокаин участвует в регуляции фосфолипидного обмена и предупреждает ожирение печени. Ваготонин повышает активность нейронов блуждающего нерва и т.д.
Половые железы.У мальчиков и девочек до периода полового созревания и женские и мужские гормоны образуются примерно в равных количествах. Затем гормоны противоположного пола продолжают секретироваться в половых железах, но их количество примерно в 10 раз меньше.
Мужские половые гормоны - андрогены - образуются в семенниках, в клетках Лейдинга. Основным мужским гормоном является тестостерон. Он регулирует сперматогенез, развитие вторичных половых признаков, влияет на уровень белкового и углеводного обмена, а значит на рост мышечной массы. Введение тестостерона экзогенным путем считается в спорте допингом.
При гипофункции яичек развивается гипогонадизм, который характеризуется нарушением половой функции, бесплодием; организм развивается по женскому типу. Гиперфункция мужских половых желез ведет к раннему половому созреванию.
Женские половые гормоны - эстрогены – выступают регуляторами месячного цикла, нормального протекания беременности, развития женских вторичных половых признаков, лактации.
Гипофункция яичников вызывает запоздалое половое созревание. аменорею, преждевременное половое увядание (ранний климакс), бесплодие. Появляются признаки противоположного пола. Гиперфункция яичников - явление очень редкое, наблюдается у 10-15% женщин, характеризуется повышенной продукцией андрогенов или эстрогенов. При этом тело женщины начинает приобретать мужские черты.
7. Влияние эндокринной системы на двигательную активность
Спортсмены в силу своей профессиональной деятельности очень часто испытывают экстремальные физические и психоэмоциональные нагрузки, вызывающие состояние напряжения – стресса. Под термином стресс или напряжение понимают комплекс защитных неспецифических психофизиоло-гических реакций организма на действие значимых факторов среды – стрессоров (Селье, 1960). Это стандартные реакции, протекающие в три стадии:
1. Фаза тревоги. Во время этой фазы происходит декомпенсация работы многих органов и систем. Эндокринная система реагирует на это активизацией надпочечников. Выделяется в большом количестве адреналин и некоторые гормоны коры надпочечников. В то же время несколько подавлена работа щитовидной железы.
2. Фаза устойчивости (резистентости). На этой фазе организм особенно устойчив к неблагоприятным воздействиям. Активизируется белковый синтез, что сопровождается усилением работы большинства эндокринных желез. Особенно активизируются гормоны системы гипоталамус – гипофиз – надпочечники. Гипоталамус воспринимает нервный сигнал реальной или предстоящей физической нагрузки и превращает его в гормональные сигналы. Происходит высвобождение гормонов гипофиза, а те в свою очередь способствуют секреции гормонов надпочечников. Гормоны надпочечников повышают устойчивость организма к физическим нагрузкам. В то же время, чрезмерные нагрузки подавляют деятельность надпочечников. Продолжает выделяться в больших количествах и адреналин. На короткое время повышается активность поджелудочной железы. А вот активность щитовидной железы выражается в более быстром наступлении физического переутомления.
3. Фаза истощения. Главная характеристика этой фазы – это исчерпание физических резервов организма. На этой стадии падает активность большинства желез внутренней секреции за исключением, пожалуй, щитовидной. Гормоны щитовидной железы на этой стадии могут повалять работу многих гормонов и, прежде всего, гормонов коркового слоя надпочечников.
Совокупность защитных реакций организма получила название общего адаптационного синдрома. Общий адаптационный синдром или стресс-реакция на значимый раздражитель обеспечивается активацией симпатиче-ской части вегетативной нервной системы и трех эндокринных механизмов:
– тиреоидного – тиреоидные гормоны повышают чувствительность тканей к циркулирующим в крови катехоламинам; повышают уровень энергообразования, активизируют деятельность сердца; вызывают повышение артериального давления;
– адренокортикального – продукция адреналина, норадреналина, глюкокортикоидов и минералкортикоидов обеспечивает мобилизацию энергетических ресурсов, активацию обменных процессов и повышение тканевой сопротивляемости.
Центральное звено стресс-реакции представлено симпатоадреналовой и гипоталамо - гипофизарно - надпочечниковой системами активации. Активация симпатических волокон приводит к рефлекторному выбросу адреналина, стимулирующего гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую систему.
Нейросекреторные клетки гипоталамуса выделяют либерины, стимулирующие секрецию соматотропного и адренокортикотропного гормона (АКТГ)гипофиза. Последний, в свою очередь, вызывает выброс гормонов корковогослоя надпочечников – глюкокортикоидов и альдостерона.
Среди глюкокортикоидов особую роль играют кортизол и гидрокортизон. Эти гормоны, прежде всего, вызывают значительное повышение энергетических запасов, в частности возрастает уровень глюкозы за счет процессов глюконеогенеза – синтеза глюкозы из аминокислот, образовавшихся впроцессе гидролиза белков, и жирных кислот, уровень которых повышается врезультате активации процесса липолиза жиров. Жирные кислоты являютсяеще одним источником энергии. Глюкокортикоиды влияют на деятельностьЦНС, улучшая восприятие внешних сигналов. Глюкокортикоиды еще называют гормонами адаптации.
Однако чрезмерное выделение глюкокортикоидов приводит к отрицательному эффекту:
– возрастает риск возникновения язвы желудка в результате активациисекреции соляной кислоты и пепсина в желудке;
– при высоких концентрациях глюкокортикоиды ведут себя как альдостерон и активируют процесс реабсорбции воды и ионов натрия, вызывают их задержку в организме, что приводит к росту артериального давления;
– повышают чувствительность гладких мышц сосудов к катехоламинам, что приводит к спазму сосудов, особенно мелких, и соответственно к повышению артериального давления;
– вызывают деминерализацию костей, потерю кальция с мочой, снижают всасывание кальция в кишечнике;
– в результате активного глюконеогенеза происходит торможение процесса синтеза белка в скелетных мышцах и появляется мышечная слабость.
Кроме того, возбуждение гипоталамических областей стимулирует выработку эндогенных опиатов – эндорфинов, динорфинов, энкифалинов, вызывающих эйфорию, повышающих работоспособность, снижающих болевую чувствительность и чувство тревоги.
Гормональные реакции в ответ на интенсивную физическую нагрузкуотличаются у тренированных и нетренированных лиц. У нетренированных людей имеет место более активный выброс гормонов, что приводит к быстрому истощению, ограничивающему их работоспособность.Активизация гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой и симпато-адреналовой систем зависит от вида спорта и квалификации спортсмена. Например, у спортсменов скоростно-силовых видов спорта активность гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы во время соревнований увеличивается в 5 – 8 раз, тогда как в циклических видах спорта для достижения высоких результатов достаточно повышения секреции кортикоидов в 2 – 4 раза. У высококвалифицированных спортсменов активация симпато-адреналовой системы характеризуется преобладанием «гормона гомеостаза» – норадреналина. У малотренированных спортсменов преобладает «гормон тревоги» – адреналин.
Развитие утомления сопровождается снижением выработки гормонов, а состояние перетренированности – расстройством эндокринных функций. Выполнение кратковременной и малоинтенсивной мышечной работы не вызывает изменений гормонального фона.
2019-12-29
337
Обсуждений (0)
3. Гипоталамус и гипофиз
Щитовидная железа расположена по бокам щитовидного хряща гортани и состоит из двух долей. Масса железы составляет около 20-40 г. Основное влияние гормоны щитовидной железы оказывают на регуляцию белкового обмена, и тем самым оказывают влияние на рост и развитие организма. Основными гормонами этой железы являются тироксин, трииодтиронин и тиреокацитонин. Все гормоны щитовидной железы содержат йод. В норме железа регулирует уровень потребления кислорода клетками органов и тканей, развитие организма, обмен веществ и теплообмен.