Физиология эндокринной системы

   Йодированные гормоны щитовидной железы оказывают выраженное влияние на многие функции и ткани организма.

1. Влияние на функции ЦНС было, в частности, продемонстрировано в опытах на собаках при длительном введении больших доз тироксина — животные становятся беспокойными, у них усиливаются сухожильные рефлексы, появляется дрожание конечностей. Удаление щитовидной железы у животных резко снижает их двигательную активность, ослабляет оборонительные реакции. Введение тироксина устраняет указанные нарушения.
2. Влияние на высшую нервную деятельность. У собак после удаления щитовидной железы условные рефлексы и дифференцировочное торможение вырабатываются с большим трудом. Сформированный условный рефлекс оказывается на следующий день утраченным, и его приходится вырабатывать снова. Введение тироксина усиливает процесс возбуждения в коре большого мозга, что приводит к нормализации условнорефлекторной деятельности животных.
3. Влияние на процессы роста и развития показано в различных опытах и клинических наблюдениях. Так, удаление щитовидной железы в молодом возрасте вызывает задержку роста тела. Нарушается развитие скелета. Центры окостенения появляются поздно. Замедляется развитие почти всех органов, половых желез. 

Влияние на обмен веществ. Тиреоидные гормоны воздействуют на обмен белков, жиров, углеводов, минеральный обмен. Тироксин усиливает расходование всех видов питательных веществ, повышает потребление тканями глюкозы. Под влиянием гормонов щитовидной железы заметно уменьшаются запасы жира и гликогена в печени. Многообразное действие йодированных гормонов на обмен веществ связано с их влиянием на внутриклеточные процессы окисления и образования  белка.  Усиление  энергетических процессов под влиянием тиреоидных гормонов является причиной исхудания, обычно возникающего при гипертиреозе. При введении животным гормонов щитовидной железы происходит значительное повышение основного обмена веществ. Так, если ввести собаке 1 мг тироксина, то суточный расход энергии увеличивается примерно на 1000 ккал.

5. Влияние на деятельность органов. Тироксин увеличивает частоту сердечных сокращений, дыхательных движений, повышает потоотделение. Кроме того, тироксин снижает способность крови к свертыванию и повышает ее фибринолитическую активность. Это связано с тем, что гормон уменьшает образование в печени, почках, легких и сердце факторов, принимающих участие в процессе свертывания крови, и увеличивает синтез антикоагулянтов, а также веществ, повышающих фибринолитические свойства крови. Тироксин угнетает функциональные свойства тромбоцитов — их адгезивную и агрегационную способность, что обусловлено изменением в них метаболизма простагландинов и циклических нуклеотидов. 

При недостаточности  функции щитовидной железы (гипотиреоз) в детском возрасте возникает кретинизм. При недостаточной функции щитовидной железы может возникнуть и другое патологическое состояние, которое получило название «микседема» (термин греческого происхождения — слизистый отек). Заболевание редкое, встречается преимущественно в детском возрасте, у стариков, а также у женщин в климактерическом периоде. При повышении функциональной активности щитовидной железы (гипертиреоз) возникает патология — тиреотоксикоз (базедова болезнь). В некоторых местностях в воде отмечается недостаток йода. Это приводит к снижению функции щитовидной железы со значительным компенсаторным разрастанием ее ткани, образующим так называемый зоб. Заболевание, возникающее при этом, получило название эндемического зоба.

  Парашитовидные железы расположены на поверхности или погружены внутрь щитовидной железы. Парашитовидные железы хорошо снабжаются кровью. Они имеют как симпатическую (от шейных ганглиев), так и парасимпатическую (блуждающий нерв) иннервацию. Парашитовидные железы вырабатывают гормон, который получил название паратгормон (паратирин). Паратгормон выделяется в кровь в виде прогормона, превращение которого в гормон происходит в комплексе Гольджи клеток органов-мишеней в течение 15—30 мин. 

Паратгормон наряду с  кальцитонином регулирует обмен кальция в организме и поддерживает постоянство его уровня в крови.

При усилении деятельности паращитовидных желез (гиперпаратиреоз) наблюдается повышение концентрации кальция в крови. Наоборот, при недостаточности паращитовидных желез (гипопаратиреоз) происходит значительное снижение уровня кальция в крови. Известно, что костная ткань скелета является главным депо кальция в организме, поэтому имеется определенная зависимость между уровнем кальция в крови и содержанием его -в костной ткани. Под влиянием паратгормона наблюдается усиление активности остеокластов, что приводит к высвобождению ионов кальция и фосфата из минерального вещества, образующего кость (гидроксиапатита) и поступлению их в кровь (схема 1). Паратгормон также активирует связанный с мембраной костных клеток фермент аденилатциклазу и за счет этого увеличивает поступление ионов кальция в кровоток. Кроме того, он усиливает реабсорбцию ионов кальция в почке, способствуя, таким образом, повышению уровня кальция в крови. Влияя на обмен кальция, паратгормон одновременно воздействует на обмен фосфора в организме: уменьшает обратное всасывание фосфатов в дистальных канальцах почек, что приводит к большему выделению с мочой и понижению их концентрации в крови.

Схема   1. Физиологическая роль и регуляция секреции паратирина

Паратгормон увеличивает  всасывание ионов кальция и неорганического фосфата из кишечника, что обусловлено усилением поглощения клетками ворсинок слизистой кишечника этих ионов и последующим переходом их в кровь. После удаления паращитовидных желез в крови снижается уровень кальция и возрастает содержание фосфатов. Следовательно, между концентрацией кальция и фосфатов в крови существуют обратные соотношения.

Необходимо отметить, что гипофиз не вырабатывает гормонов, которые могли бы повлиять на функции парашитовидных желез. Регуляция активности этих желез определяется уровнем ионов кальция в крови. Если в крови концентрация ионов кальция нарастает, то это приводит к снижению функциональной активности паращитовидных желез. При уменьшении же уровня кальция в крови происходит повышение гормонообразовательной функции паращитовидных желез — принцип обратной отрицательной связи. Регуляция секреции паратгормона концентра 
цией ионов кальция в сыворотке крови основана на взаимодействии этого иона как с кальциевым рецептором кальмодулином, так и с альфа- или бета-адренорецепторами мембраны клеток паращитовидной железы. В результате этого взаимодействия изменяются активность аденилатциклазы и образование циклического аденозинмонофосфата (цАМФ). Это приводит к немедленному изменению скорости секреции паратгормона. 

Удаление паращитовидных желез у животных или их недостаточная функция у человека приводят к развитию вялости, потере аппетита, рвоте, разрозненным сокращениям отдельных мышц (фибриллярные подергивания), в тяжелых случаях переходящим в длительные сокращения. Этот процесс преимущественно захватывает мышцы конечностей, лица и затылка. Характерным симптомом у человека является так называемая «рука акушера», так как тонус мышц сгибателей кисти сильнее, чем тонус разгибателей. В тяжелых случаях спазм гортани, паралич дыхательных мышц и остановка сердца приводят к смерти.  

Вилочковая  железа — парный дольчатый орган, расположенный в верхнем отделе переднего средостения. Она состоит из двух долей неодинаковой величины, соединенных между   собой    прослойкой   соединительной ткани. Иннервация тимуса осуществляется парасимпатическими (блуждающими) и симпатическими нервами, берущими начало от нижнего шейного и верхнего грудного симпатического ганглиев. Вилочковая железа образует несколько гормонов: тимозин, гомеостатический тимусный гормон, тимопоэтин I, тимопоэтин II и тимусный гуморальный фактор. Все они являются полипептидами. Гормоны вилочковой железы играют большую роль в развитии иммунологических защитных реакций организма, стимулируя образование антител, которые обеспечивают реакцию организма на чужеродный белок.

Тимус контролирует развитие и распределение лимфоцитов, участвующих в иммунологических реакциях. Эта функция осуществляется либо путем насыщения лимфоидной ткани лимфоцитами, либо за счет выработки гормонов, стимулирующих развитие этих клеток крови, необходимых для обеспечения защитных иммунологических реакций. Недифференцированные стволовые клетки, которые образуются в костном мозге, выходят в кровоток и поступают в вилочковую железу. В тимусе они размножаются и дифференцируются в лимфоциты тимусного происхождения (Т-лимфоциты). Полагают, что именно эти лимфоциты ответственны за развитие клеточного иммунитета. Т-лимфоциты составляют большую часть циркулирующих в крови лимфоцитов (60—80 %).

Секреция гормона тимуса регулируется системой гипоталамус  — передняя доля гипофиза. Соматотропин (гормон роста) способствует поступлению гормонов вилочковой железы в кровь.

Вилочковая железа достигает  максимального развития в детском возрасте. После наступления полового созревания она останавливается в развитии и начинает атрофироваться. В связи с этим полагают, что железа стимулирует рост организма и тормозит развитие половой системы.

Физиологическое значение вилочковой железы связано с тем, что она содержит в своих клеточных  структурах большое количество витамина С, уступая в этой отношении только надпочечникам.

При увеличении вилочковой железы у детей возникает тимиколимфатический статус. Считают, что указанное состояние является врожденной конституциональной особенностью организма. При этом статусе, кроме увеличения тимуса, происходит разрастание лимфатической ткани. Характерен внешний вид больного: пастозное, одутловатое   лицо,   рыхлость   подкожной   клетчатки, тучность, тонкая кожа, мягкие волосы. Существует мнение о том, что увеличение вилочковой железы у детей — проявление надпочечниковой недостаточности.

Клинически тимико-лимфатический  статус может проявляться в повторной беспричинной рвоте, изменении дыхания и даже сердечно-сосудистом коллапсе (острая сердечная недостаточность). В тяжелых случаях может наступить смерть.

Д) Гормоны поджелудочковой железы. Функциональная система поддержания постоянства глюкозы в крови.

         Поджелудочная железа относится  к железам со смешанной функцией. Ацинозная ткань этой железы  вырабатывает пищеварительный поджелудочный  сок, который через выводной проток выделяется в полость двенадцатиперстной кишки. Внутрисекреторная деятельность поджелудочной железы проявляется в ее способности образовывать гормоны, которые поступают из железы непосредственно в кровь.

Впервые на эндокринную  роль поджелудочной железы обратили внимание немецкие ученые Дж.Меринг и О. Минковский (1889). Они обнаружили, что после удаления у собак поджелудочной железы развиваются симптомы, которые отмечаются у человека при заболевании сахарным диабетом: резко увеличивается уровень сахара в крови, он выделяется в значительных количествах с мочой; появляются повышенный аппетит, жажда, происходит усиленное отделение мочи. Если таким животным пересадить под кожу поджелудочную железу, то все отмеченные изменения исчезают. В 1901 г. русский врач Л.В.Соболев подтвердил данные о том, что поджелудочная железа выполняет эндокринную функцию. По мнению Л.В.Соболева, поджелудочная железа выделяет гормоны, которые принимают участие в регуляции углеводного обмена. Однако в течение длительного времени эти гормоны не могли выделить из ткани поджелудочной железы. Это связано с тем, что гормоны поджелудочной железы являются полипептидами, которые разрушаются под влиянием протеолитических ферментов поджелудочного сока. Л.В.Соболевым впервые были предложены два метода получения гормона поджелудочной железы — инсулина. При первом способе у животного за несколько дней до удаления поджелудочной железы перевязывают выводной проток. При этом не происходит выделения поджелудочного сока в полость двенадцатиперстной кишки, ацинозная ткань атрофируется. В результате исключается возможность воздействия ферментов поджелудочного сока на инсулин и он может быть выделен из ткани железы. Кроме того, Л.В.Соболев предложил извлекать инсулин из поджелудочной железы эмбрионов и новорожденных телят. В этот период поджелудочная железа еще не образует пищеварительного сока, но синтез инсулина уже осуществляется. Спустя 20 лет после публикации этих работ канадские ученые Ф. Бантинг и С.Бест получили активные препараты инсулина.                        Морфологическим субстратом эндокринной функции поджелудочной железы служит островковый аппарат поджелудочной железы (островки Лангерганса), разбросанные среди ацинозной ткани железы. Островки расположены неравномерно по всей железе. Они преимущественно находятся в ее хвостовой части, и только небольшое количество их имеется в головном отделе железы.

У человека на 1 г железы приходится 3— 25 тыс. островков Лангерганса. Островки Лангерганса состоят из альфа- (А), бета- (В), дельта-, РР- и G-клеток. Основную массу островков Лангерганса составляют бета-клетки. Около 1/5 общего количества клеток приходится на долю альфа-клеток. Последние по своим размерам крупнее бета-клеток и расположены преимущественно по периферии островка.

В бета-клетках образуется инсулин из своего предшественника — проинсулина. Синтез последнего осуществляется в эндоплазмати-ческом ретикулуме островковых клеток. Затем он переносится в клеточный аппарат Гольджи, где происходят начальные стадии превращения проинсулина в инсулин. Альфа-клетки синтезируют глюкагон, дельта-клетки — соматостатин. РР-клетки образуют в небольшом количестве панкреатический полипептид — антагонист холецистокинина. G-клетки вырабатывают гастрин. В эпителии мелких выводных протоков происходит образование липокаической субстанции, которую одни исследователи относят к панкреатическим гормонам, другие рассматривают ее как вещество энзиматической природы.