Предмет и метод эндокринологии

Эндокринология — наука о железах внутренней секреции (ЖВС), гормонах и гормональной регуляции процессов жизнедеятельности.

Датой рождения эндокринологии считается 1849 г., когда Л. Бертольд подсадкой семенников петуха ликвидировал симптомы кастрации. Медицинское значение эндокринологии связано с лечением расстройств функций ЖВС. При ряде заболеваний — коллагенозы, язвы, артриты, дерматиты и др. эндокринные расстройства составляют фон, а иногда и основу болезни.

Различают два типа ЖВС. Собственно эндокринные железы (гипофиз, надпочечники, вилочковая, щитовидная и околощитовидные железы, островковый аппарат поджелудочной железы, яичники, яички, плацента, эпифиз) — это самостоятельные органы с особой морфологической структурой.

Второй тип— это железистые клетки, синтезирующие гормоны и гормоноподобные вещества. Они расположены среди клеточных элементов выполняющих другую функцию. Примером последних являются эндокринные клетки желудка, кишечника (G-клетки выделяют гастрин, S-клетки — секретин), печени. Иногда их называют паракринными. Предполагают, что вырабатываемые ими гормоны действуют местно.

Критериями принадлежности биологически активных веществ к гормонам являются:

• 1. Исчезновение физиологических эффектов гормона (выпадение) после удаления органа, секретирующего гормон;
• 2. Устранение явления «выпадения» после заместительной терапии;
• 3. Специфическое гормональное действие очищенного препарата.

По химической структуре гормоны классифицируют на:

• 1) стероидные (кортикостероиды, андрогены, -эстрогены).
• 2) производные тирозина (норадреналин, тироксин),
• 3) белковые и пептидные (глюкагон. паратгормон. инсулин и др.).
• 4) производные жирных кислот (простагландины).

По способу воздейстаия на клетку гормоны делят на:

• а) пассивно проникающие через мембрану клетки и взаимодействующие с внутриклеточными структурами (стероиды, тироксин),
• б) оказывающие эффект при взаимодействии с поверхностью клетки (белковые и полипептидные гормоны, катехоламины).

Близко к гормонам стоят биологически активные вещества, выделяемые паракринными железами. Их называют низкомолекулярными полипептидными гормонами (НПГ). Английский гистохимик Пирс назвал клетки, выделяющие низкомолекулярные полипептидные гормоны — АРUD-клетками (arnine precursor uptake and de-carboxylation). Предполагается, что эти клетки накапливают аминокислоты — предшественники гормонов для быстрой реализации местного эффекта гормонального воздействия. Помимо местного действия секретируемые АРUD-клетками вещества меняют активность структур головного мозга, участвуют в регуляции синтеза и выделения тропных гормонов гипофиза. Таким образом, эндокринный аппарат включает себя железы и рассеянные железистые клетки, продуцирующие гормоны.

Гормоны осуществляют свой эффект через регуляцию внутриклеточных процессов. Они обладают широким спектром действия на внутриклеточные процессы; способны изменять функцию и структуру клеток, тканей и органов, их физиологию и морфологию. Гормоны изменяют фундаментальные процессы жизнедеятельности организма, регулируют рост и дифференцировку тканей, формирование пола и размножение, адаптацию и поддержание метаболического гомеостаза, на поведение и психику.

Все процессы жизнедеятельности организма строго согласованы между собой по скорости, времени и месту протекания. В организме человека эту согласованность осуществляют внутриклеточные и межклеточные механизмы регуляции, важнейшую роль в которых играют гормоны и нейромедиаторы. Вещества, которые выделяются из пресинаптических нервных окончаний в синаптическую щель и вызывают биологический эффект, связываясь с рецепторами постсинаптической мембраны, называют нейромедиаторами.

Функциональная активность эндокринной железы может регулироваться «субстратом», на который направлено действие гормона. Так, глюкоза стимулирует секрецию инсулина из клеток панкреатических островков (островки Лангерганса), а инсулин понижает концентрацию глюкозы в крови, активируя ее транспорт в мышцы и печень. Инсулин активирует перенос глюкозы в печень, сердце и скелетные мышцы, вследствие чего уровень глюкозы в крови снижается. Такой же механизм лежит в основе секреции паратгормона (паратиреоидный гормон, паратирин) и кальцитонина. Оба гормона влияют на концентрацию кальция и фосфатов в крови. Паратиреоидный гормон вызывает выход минеральных веществ из кости и стимулирует реабсорбцию кальция в почках и кишечнике, в результате чего возрастает концентрация кальция в плазме крови. Кальцитонин, напротив, стимулирует поступление кальция и фосфатов в костную ткань, в результате чего концентрация минеральных веществ в крови снижается. При высокой концентрации кальция в крови подавляется секреция паратиреоидного гормона и стимулируется секреция кальцитонина. В случае снижения концентрации кальция в крови секреция паратиреоидного гормона усиливается, а кальцитонина — ослабляется.

Такая регуляция постоянства внутренней среды организма, происходящая по принципу отрицательной обратной связи, очень эффективна для поддержания гомеостаза, однако не может выполнять все задачи адаптации организма. Например, кора надпочечников продуцирует стероидные гормоны в ответ на голод, болезнь, эмоциональное возбуждение и т. п. Чтобы эндокринная система могла «отвечать» на свет, звуки, запахи, эмоции и т. д., должна существовать связь между эндокринными железами и нервной системой.

Основные связи между нервной и эндокринной системами регуляции осуществляются посредством взаимодействия гипоталамуса и гипофиза. Нервные импульсы, приходящие в гипоталамус, активируют секрецию так называемых рилизинг-факторов (либеринов и статинов): тиреолиберина, соматолиберина, пролактолиберина, гонадолиберина и кортиколиберина, а также соматостатина и пролактостатина. Мишенью для либеринов и статинов, секретируемых гипоталамусом, является гипофиз. Каждый из либеринов взаимодействует с определенной популяцией клеток гипофиза и вызывает в них синтез соответствующих тропинов: тиреотропина, соматотропного гормона (соматотропин — гормон роста), пролактина, гонадотропного гормона, (гонадотропины — лютеинизирующий и фолликулостимулирующий), а также адрено-кортикотропного гормона (АКТГ, кортикотропин). Статины оказывают на гипофиз влияние, противоположное действию либеринов — подавляют секрецию тропинов. Тропины, секретируемые гипофизом, поступают в общий кровоток и, попадая на соответствующие железы, активируют в них секреторные процессы.

Молекула соматолиберина является самой крупной среди либеринов, она состоит из 15 аминокислотных остатков; самая маленькая молекула — трипептид — у тиреолиберина. Молекулы тропинов, образующихся в гипофизе, содержат от 13 до 198 аминокислотных остатков.

Регуляция деятельности гипофиза и гипоталамуса, кроме сигналов, идущих «сверху вниз», осуществляется гормонами «исполнительных» желез. Эти «обратные» сигналы поступают в гипоталамус и затем передаются в гипофиз, что приводит к изменению секреции соответствующих тропинов. После удаления или атрофии эндокринной железы стимулируется секреция соответствующего тропного гормона; при гиперфункции железы секреция соответствующего тропина подавляется.

Обратные связи не только позволяют регулировать концентрацию гормонов в крови, но и участвуют в дифференцировке гипоталамуса в онтогенезе. Образование половых гормонов в женском организме происходит циклически, что объясняется циклической секрецией гонадотропных гормонов. Синтез этих гормонов контролируется гипоталамусом, образующим рилизинг-фактор этих тропинов (гонадолиберин). Если самке пересадить гипофиз самца, то пересаженный гипофиз начинает функционировать циклично. Половая дифференцировка гипоталамуса происходит под действием андрогенов. Если самца лишить половых желез, продуцирующих андрогены, то гипоталамус будет дифференцироваться по женскому типу.

В железах внутренней секреции иннервированы, как правило, только сосуды, а эндокринные клетки изменяют свою биосинтетическую и секреторную активность лишь под действием метаболитов, кофакторов и гормонов, причем не только гипофизарных. Так, ангиотензин-II стимулирует синтез и секрецию альдостерона. Отметим также, что некоторые гормоны гипоталамуса и гипофиза могут образовываться не только в этих тканях. Например, соматостатин (гормон гипоталамуса, ингибирующий образование и секрецию гормона роста) обнаружен также в поджелудочной железе, где он подавляет секрецию инсулина и глюкагона.

Большинство нервных и гуморальных путей регуляции сходится на уровне гипоталамуса и благодаря этому в организме образуется единая нейроэндокринная регуляторная система. К клеткам гипоталамуса подходят аксоны нейронов, расположенных в коре больших полушарий и подкорковых образованиях. Эти аксоны секретируют различные нейромедиаторы, оказывающие на секреторную активность гипоталамуса как активирующее, так и тормозное влияние. Поступающие из мозга нервные импульсы гипоталамус «превращает» в эндокринные стимулы, которые могут быть усилены или ослаблены в зависимости от гуморальных сигналов, поступающих в гипоталамус от желез и тканей, подчиненных ему.

Тропины, образующиеся в гипофизе, не только регулируют деятельность подчиненных желез, но и выполняют самостоятельные эндокринные функции. Например, пролактин оказывает лактогенное действие, а также тормозит процессы дифференцировки клеток, повышает чувствительность половых желез к гонадотропинам, стимулирует родительский инстинкт. Кортикотропин является не только стимулятором стероидогенеза, но и активатором липолиза в жировой ткани, а также важнейшим участником процесса превращения в мозге кратковременной памяти в долговременную. Гормон роста может стимулировать активность иммунной системы, обмен липидов, сахаров и т. д.

В задней доле гипофиза (нейрогипофиз) депонируются антидиуретический гормон (вазопрессин) и окситоцин. Первый вызывает задержку воды в организме и повышает тонус сосудов, второй стимулирует сокращение матки при родах и секрецию молока. Оба гормона синтезируются в гипоталамусе (в супраоптическом и паравентрикулярном ядрах), затем транспортируются по аксонам в заднюю долю гипофиза, где депонируются и потом секретируются в кровь.

Характер процессов, протекающих в ЦНС, во многом определяется состоянием эндокринной регуляции. Так, андрогены и эстрогены формируют половой инстинкт, многие поведенческие реакции. Очевидно, что нейроны, точно так же как и другие клетки нашего организма, находятся под контролем гуморальной системы регуляции. Нервная система эволюционно более поздняя, имеет как управляющие, так и подчиненные связи с эндокринной системой. Эти регуляторные системы дополняют друг друга.