Эпифиз

С регуляцией гормональной активности ряда желез напрямую связан и другой мозговой придаток - эпифиз. Достоверные сведения о нем были получены только в последние два десятилетия. Одна из самых характерных особенностей эпифиза - способность трансформировать нервные импульсы, поступающие от сетчатки глаза, в инкреторный процесс. В епифизе образуется несколько биологически активных соединений, важнейшие из которых серотонин и его производное-мела тон и н (оба соединения образуются из аминокислоты триптофана). Мелатонин и серотонин через кровеносную систему и спинномозговую жидкость поступают в гипоталамус, где модулируют образования РГ в зависимости от освещенности. Кроме того, мелатонин оказывает и прямое тормозящее влияние на гипофиз. Под его влиянием тормозится секреция гонадотропинов, СТГ, ТТГ, АКТГ.

Регуляция активности эпифиза светом происходит следующим образом. Основной стимулятор выработки мелатонина - медиатор адренергических нейронов (через Р-адренергические рецепторы пинеалоцитов). Световой сигнал передается не только зрительной сенсорной системой, но и преганглионарными волокнам в верхний шейный симпатический узел. Часть отростков последнего, в свою очередь, доходит до клеток эпифиза (схема 1).

Свет ингибирует выброс НА симпатичными нервами, контактирующих с пинеалоцитами эпифиза. Таким образом он тормозит образование мелатонина, в результате чего увеличивается секреция серотонина. Наоборот, в темноте образование, а следовательно, и мелатонина повышается. Поэтому с 23:00 до 7:00 синтезируется около 70 % суточного количества мелатонина. Его секреция усиливается и во время стресса.

Сдерживающее влияние на выработку половых гормонов мелатонина наглядно проявляется в том, что у мальчиков в начале полового созревания предшествует резкое падение его уровня в крови. Вероятно, вследствие того, что суммарная суточная освещенность в южных регионах выше, у подростков, которые здесь проживают, половое созревание происходит в более раннем возрасте.

Но эпифиз продолжает влиять на уровень половых гормонов и у взрослых. Так, у женщин наибольший уровень мелатонина наблюдается в период менструаций, а наименьший - во время овуляции. При ослаблении мелатонинсинтезирующей функции эпифиза наблюдается повышение половой потенции.

Схема 1. Связь эпифиза с сетчаткой глаза и гипоталамусом

Рис. 65. Схема воздействия гормонов аденогипофиза (В): 2 - щитовидная железа; С - надпочечники; 4 - поджелудочная железа; 5 - яичники; 6-грудная железа

в Результате указанного выше влияния гормонов эпифиза на выработку гормонов гипоталамо-гипофизарной системы эпифиз считается своеобразным биологическим часам. в Основном именно его влияния обусловливают циркадианные (околосуточные) колебания и сезонные ритмы активности гонадотропных гормонов, гормонов роста, кортикотропного и др.

Гормоны, которые зависят от аденоипофизарной системы

Гормоны коры надпочечников.

Надпочечники - это двойная железа внутренней секреции. В корковом веществе содержится около 40 соединений, которые можно разделить на три типа гормонов: глюкокортикоиды (кортизол), минералокортикоиды (альдостерон) и половые гормоны (как у мужчин, так и у женщин в основном продуцируются андрогены). Клетки пучковой зоны синтезируют несколько соединений, из которых у человека гормонально активен только кортизол. В клубочковой зоне образуется альдостерон, а в связанном с веществом мозговой сетчатой зоне - половые гормоны.

Регуляция синтеза гормонов коры надпочечников.

Пучковая зона находится под регулирующим влиянием гипофизарного АКТГ (рис. 65). Однако продуцирование альдостерона зависит как от наличия АКТГ (хотя и в меньшей степени, чем образование кортизола), так и от комплекса других механизмов. Регулирующее влияние гипофиза на образование половых гормонов происходит не через АКТГ. (Эти механизмы будут изложены при описании половых гормонов).

АКТГ секретируется эпизодически по 7-9 раз за 1 час. У здоровых людей самый низкий уровень гормона наблюдают в конце дня и непосредственно перед сном, самый высокий - в 6-8 часов утра. При некоторых условиях (стресс, интенсивные физические тренировки и т. п) образование этого пептида усиливается.

Образование АКТГ, что регулируется соответствующими гипоталамическими гормонами, контролирует система отрицательной обратной связи через концентрацию собственно АКТГ в крови и уровень кортизола. Однако при некоторых состояниях (например стресс) секреция АКТГ стимулируется вопреки относительно высокой концентрации его и кортизола в крови. Это обусловлено, вероятно, снижением чувствительности центральных нейронов к действию указанных регуляторов.

Кроме того, АКТГ - не только регулятор гормональной активности надпочечников: он также дает прямой гормональный эффект.

Глюкокортикоиды.

За сутки секретируется 20-25 мг кортизола (его концентрация в крови составляет 14-44 н моль1л). Глюкокортикоиды крови транспортируются с помощью кортикостероидосвязывательного глобулина (транскортину). Кортизол может образовывать слабые связи с альбумином. Основное место разрушения "невостребованного" кортизола - печень.

На мембранах клеток, чувствительных к кортизола, обнаружено несколько типов рецепторов. (Тормон-рецепторная" взаимодействие способствует влияния стероида на транскрипцию РНК, синтез новых белков, что и обеспечивает разнообразие воздействий гормона. Такой эффект кортизола проявляется и при эмбриональном дифференцировании.

Функциональные проявления действия глюкокортикоидов. Свое название глюкокортикоиды получили вследствие способности повышать уровень глюкозы в крови стимуляцией образования глюкозы в печени. Этот эффект является следствием глюконеогенеза - дезаминирование аминокислот при усилении распада белков. К тому же содержание гликогена в печени может даже повышаться. Кроме того, усиливается мобилизация жира из депо и использование его для образования АТФ.

Кортизол влияет и на другие виды метаболизма, что во многом определяется его уровнем в крови. Так, он может влиять даже на минеральный обмен, хотя для этого концентрация кортизола должна быть намного выше, чем у основного минералокортикоида - альдостерона. И в целом, чем выше концентрация кортизола в крови, тем разнообразнее его влияние. К примеру, в незначительной концентрации глюкокортикоиды активируют, а в большой, напротив, угнетают иммунные механизмы организма. Высокий уровень кортизола в крови, приводя к использованию аминокислот для образования глюкозы, производит антианаболическое действие. Больше всего снижается синтез мышечных белков. Вместе с этим может выявляться и катаболический эффект - расщепление мышечных белков для высвобождения из них аминокислот.

Глюкокортикоиды и АКТГ влияют также на нервную систему (возбуждают, предопределяют бессонницу, эйфорию), иммунные и другие механизмы.

Минералокортикоиды.

Клетки клубочковой зоны находятся под регулирующим влиянием собственных механизмов. К ним относятся такие периферические гормоны, как ангиотензин II (его образование происходит под воздействием ренина, который синтезируется при гипоксии почек, подробно рассматривается в разд. 4), ПГЭ, а также высокая концентрация в крови К' и низкое - Na+. Хотя в норме клетки клубочковой зоны более чувствительны к действию ангиотензина II, чем к АКТГ, но в естественных условиях целостного организма образования минералокортикоидов требует также влияния АКТГ (явление синергизма).

Ингибиторами синтеза и секреции альдостерона считают дофамин, предсердный натрийуретическим гормоном и высокую концентрацию натрия в крови. Альдостерон дает три эффекта:

1) повышает реабсорбцию Na+ в почечных канальцах, что обеспечивает задержку его в крови;

2) увеличивает секрецию почками К+;

3) повышает выработку почками Н1.

Механизм этих реакций изложен в разд. 4-"Процесс мочеобразования".

Половые гормоны.

По характеру воздействия половые гормоны относятся к метаболических гормонов широкого спектра действия, воздействующих на клетки различных органов и систем, а некоторые из них (особенно в период созревания) оказывают и морфогенетичний влияние. Однако для большинства половых гормонов можно выделить органы - или ткани-мишени. Как правило, эти органы ответственны за продолжение вида. Даже факт влияния андрогенов не только на половые органы, но и на биосинтез мышечных белков можно отнести к указанному выше: более сильный самец имеет преимущество над слабым, а это благоприятно для вида вследствие получения более жизнеспособного потомства.

По строению половые гормоны относятся к двум классам соединений - на и пептидов. Большинство гормонов - стероиды, способны проникать внутрь клеток и воздействовать на процессы транскрипции и трансляции. Стероидные гормоны вырабатывают половые железы и кора надпочечников. В яичниках и яичках образуются однотипные гормоны. В связи с подобным строением и метаболизмом стероидные гормоны одного типа могут превращаться в гормоны другого. К тому же этот процесс происходит не только в половых железах, но и в печени, жировой и нервной тканях. Название "мужские" и "женские" означает лишь то, что в гонадах представителя соответствующего пола производится одних гормонов больше, других - меньше, чем у представителя противоположного пола. Так, рецепторы тестостерона (андроген) обнаружены в клетках семенных канальцев, придатках яичка, предстательной железы, семенной железы (семенных пузырьков), а также в матке, скелетных мышцах.

Рецепторы к андрогенам широко представлены в различных отделах ЦНС: в преоптичесокм участке, в надзоровому и пришлуночковому ядрах гипоталамуса, обонятельной луковице, некоторых моторных центрах, коре полушарий большого мозга. Андрогены и их метаболиты в структурах головного мозга обнаруживают разнообразное воздействие, начиная от созревания мозга и организации полового поведения и заканчивая воздействием на эмоции и мыслительные процессы. Рецепторы к эстрадиола и прогестерона обнаружено в матке, яичниках, влагалище, молочных (грудных) железах, а также в яичках, предстательной железе, гипофизе, гипоталамусе и др. В указанных органах (не в ЦНС) гормоны участвуют в регуляции процессов транскрипции и вследствие этого - в активации синтеза специфических белков.

Андрогены. самый Активный андроген - тестостерон - у взрослых мужчин образуется в интерстицыонных клетках яичек со средней скоростью 7 мг в сутки. Характерная черта яичек-наличие гематотестикулярного барьера. Функциональное назначение его такое же, как и ГЕБ - ограничить поступление из крови субстанций, которые могли бы существенно нарушить функцию этой железы.

Синтез тестостерона интерстиционными клетками стимулирует гипофизарный ЛГ. В механизме действия ЛГ проявляется феномен резервных рецепторов: максимум синтетической активности при занятости незначительного количества рецепторов. В процессе метаболизма в печени тестостерон превращается в 17-кетостероид, в виде которого он выводится из организма через почки.

В суспентоцитах (клетках Сертоли) образуется незначительное количество 5а-дитидротестостерону. Стимулятор синтеза этих клеток - ФСГ гипофиза. Под его влиянием из андрогенов вследствие ароматизации могут синтезироваться и эстрогены. Образующиеся в семенниках эстрогены ингибируют продуцирование андрогенов путем обратной связи автокринно в интерстиционных клетках или паракринно от суспентоцитов на интерстиционные клетки. Однако основное количество эстрогенов, циркулирующих в крови мужчин, не образуется в яичках. Большая их часть синтезируется путем ароматизации андрогенов в других тканях и активнее всего - в жировой и нервной.

Эстрогены. Основной эстроген, который вырабатывают яичники, - эстрадиол. Он находится в равновесии с другим производным - естроном, что в печени и плаценте превращается в эстриол. Желтое тело вырабатывает прогестерон. Метаболическое разрушение эстрогенов и прогестерона происходит в печени, где они конъюгируют с глюкуроновой кислотой, после чего выводятся из организма через почки. Вместе с эстрогенами в яичниках (как и в надпочечниках) образуется определенное количество андрогенов, обеспечивая анаболический эффект, что ярко проявляется в синтезе мышечных белков. Однако в организме здоровой взрослой женщины тестостерон поступает в кровь преимущественно из надпочечников (около 1,2 мг в сутки), тогда как из яичников-лишь около 0,2-0,4 мг в сутки. Стимулятор образования эстрогенов - ЛГ гипофиза.

Развитие фолликулов с одновременным созреванием в них яйцеклетки и образованием прогестерона происходит под влиянием ФСГ.

Половые гормоны коры надпочечников.

В сетчатой зоне надпочечников в течение всей жизни человека, как у мужчин, так и у женщин, вырабатывается достаточно большое количество андрогенов, важнейший из которых дегидроэпиандростерон. их образование стимулируется не только влиянием ЛГ, а и высокой концентрацией АКТГ.

Гормоны щитовидной железы.

Щитовидная железа не единственная эндокринная железа. В ее фолликулах (рис. 66) из тирозина образуются два йодированных гормона: трийодтиронин (Г3) и тетрайодтиронин (Т4). В парафолликулярных клетках (С-клетках), расположенных между фолликулами, синтезируется гормон кальцитонин. Регуляция образования, как и гормональная активность, указанных двух типов гормонов принципиально отличаются.

Йодированные гормоны.

Образование Т3 и Т4 регулирует ТГГ гипофиза. В свою очередь, секрецию ТТГ регулирует ТРГ гипоталамуса. Отрицательная обратная связь собственно тироидных гормонов проявляется преимущественно на уровне гипофиза. Уровень тироидных гормонов (Т4) в крови постоянный, поскольку Т,12 их - около 4 суток. Секреция ТТГ несколько усиливается в часы, непосредственно предшествующие сну, а в течение ночи постепенно ослабляется. Рост гормональной активности проявляется также во время адаптации, стресса. В связи с участием тироидных гормонов в адаптации

Рис. 66. Схема фолликулов (2) щитовидной железы: 1 - эпителий фолликулов; 3 - эритроциты в кровеносных капиллярах

организма к сезонным колебаниям температуры (см. разд. 4 - "Терморегуляция") в осенний и весенний периоды уровень этих гормонов несколько колеблется. Это обстоятельство обеспечивается даже морфологически: центры гипоталамуса, регулирующие образование ТРГ, расположенные в непосредственной близости от центров терморегуляции.

ТТГ стимулирует активность как существующих фолликулов щитовидной железы, так и развитие их клеток.

Вследствие влияния ТТГ в клетке происходят: а) стимуляция всех стадий синтетических процессов; б) перемещение везикул с коллоидом к апикальной поверхности клетки; в) слияние мембран и выделение свободных гормонов.

Для нормального синтеза гормона суточное потребление йода должно составлять не менее 150 мкг. Всасывание его из кишечника и поглощение щитовидной железой стимулирует ТТГ.

Основное количество тироидных гормонов в крови содержится в виде Т4, значительно ниже концентрация Т3. Большая часть крови Т3 образуется в результате дейодирование Т4. Наиболее активно дейодирование происходит в гипофизе, печени, почках. По направленности своего влияния оба соединения почти идентичны, но Т3 примерно в 5 раз активнее.

Функция тироидных гормонов. Тироидные гормоны участвуют в дифференцировке клеток, что развиваются, а в уже дифференцированных клетках регулируют обменные процессы. Очень важна для организма участие тироидных гормонов в процессах транскрипции и трансляции, то есть дифференцировании клеток и синтезе белков. Причем значение гормонов тем больше, чем меньше возраст человека. Наиболее наглядно это видно при гормональной недостаточности. Так, в эмбриональный или ранний постного-тальний период гипофункция щитовидной железы проявляется недоразвитием мозга (кретинизмом) и малым ростом (карликовостью). В организме взрослого человека нарушение продуцирование тироксина проявляется нарушением активности обменных процессов, изменением процессов теплотворность (калоригенна действие): при гипофункции больные страдают от холода, при гиперфункции - от тепла.

Тиреоидные гормоны являются агонистами для некоторых гормонов.

Суммарный комплекс воздействий тироидных гормонов на уровне клетки состоит в:

1) быстрой транспортировке аминокислот через клеточную мембрану;

2) повышении активности Na+, К'-Атфазы;

3) изменении активности ряда ферментов цитозоля (ферменты липогенеза) и митохондрий;

4) повышении чувствительности клетки к других гормонов (катехоламина, инсулина, глюкокортикоидов, гормона роста).

На уровне организма это проявляется усилением обмена углеводов, жиров, а при их недостатке - и белков. При этом увеличивается потребление кислорода и выделение СО2, повышается основной обмен.

Увеличение образования гормонов (базедова болезнь) нередко сопровождается увеличением щитовидной железы (зоб). Зоб может быть и следствием компенсаторного разрастания железы в случае дефицита гормона, чаще всего из-за недостатка в организме йода - одного из самых "кирпичиков" для построения молекулы гормонов. В этом случае ткань железы разрастается через влияние ТТГ, образование которого стимулируется недостаточным количеством тироксина в крови.

Недостаточная секреция гормонов у взрослых приводит к микседемы - снижение интенсивности обменных процессов, гипотироидного отека и тому подобное. Недостаточное образование их представляет особую опасность в детском возрасте, потому что этот гормон не только участвует в регуляции роста (карликовость), но и является необходимым компонентом развития ЦНС (идиотизм). Один из механизмов, определяющих это влияние, заключается в том, что йодсодержащие гормоны накапливаются в структурах ретикулярной формации, где, повышая ее тонус, оказывают влияние на кору полушарий большого мозга. Гормон тирокальцитонина (кальцитонин), который принимает участие в регуляции кальциевого обмена, будет рассматриваться ниже вместе с другими гормонами, регуляторами этого обмена.