Эндокринная система. 
Частная гистология

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ОТДЕЛ ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ

Методические рекомендации по изучению материала. Повторите следующие ранее пройденные вопросы:

• 1. Клеточная мембрана. Понятие о рецепторах гормонов и медиаторов. Место расположение рецепторов на клетке. Представление о вторых посредниках (см. раздел «Цитология»).
• 2. Понятие об экзоцитозе и эндоцитозе.
• 3. Понятие об эндокринных железах. Отличия эндокринных от экзокринных.
• 4. Секреторный цикл. Стадии секреторного цикла. Органеллы и структуры клетки, ответственные за отдельные стадии секреторного цикла.
• 5. Капилляры висцерального и синусоидного типа. Особенности строения и проницаемости.
• 6. Паравентирикулярное и супраоптическое ядра гипоталамуса. Представление о нейросекреторных нейронах. Аксовазальные синапсы.

Цели занятия. Научиться:

• 1. Определять на светооптическом уровне паравентрикулярное и супраоптическое ядра гипоталамуса, гипофиз, эпифиз.
• 2. Анализировать микроскопическое строение нейрогипофиза и аденогипофиза.
• 3. Находить и анализировать хроматофильные и хромофобные аденоциты передней доли гипофиза.
• 4. Выяснить строение эпифиза и его возрастные особенности.
• 5. Анализировать на электронно-оптическом уровне структуру нейросекреторных нейронов гипоталамуса, аксовазальных синапсов нейрогипофиза, аденоцитов передней доли гипофиза, пинеалоцитов эпифиза.

Общая характеристика эндокринной системы.

В эндокринную систему входят секреторные органы и клетки, выделяющие в кровь и лимфу гормоны — высокоспецифичные биологически активные вещества, регулирующие уровень обмена веществ и функциональную активность органов. Их специфической особенностью является способность оказывать значительное физиологическое влияние в очень малых концентрациях. Железы внутренней секреции не имеют выводных протоков и выделяют гормоны в кровь, окружены большим числом кровеносных капилляров с фенестрированной эндотелиальной выстилкой; в цитоплазме содержат развитый синтетический аппарат.

Органы эндокринной системы подразделяются на:

• 1. Центральные (гипоталамус, гипофиз, эпифиз);
• 2. Периферические (щитовидная и паращитовидные железы, надпочечники);
• 3. Смешанные, объединяющие эндокринные и неэндокринные функции (половые железы: яичники, семенники, поджелудочная железа);
• 4. Одиночные гормонопродуцирующие клетки. Среди них выделяют клетки APUD - системы (воздухоносных путей, органов желудочно-кишечного тракта) и одиночные клетки, синтезирующие гормоны в других органах (кардиомиоциты предсердий, клетки юкстагломерулярного аппарата почек и т. д.).

Имеются так называемые тропные и периферические гормоны. Тропные гормоны являются регуляторами активности других эндокринных клеток. Они выделяются центральными эндокринными органами. Так, нейроэндокринными клетками ядер гипоталамуса образуются либерины и статины, регулирующиие функцию эндокринных клеток аденогипофиза. Гормоны нейроэндокринных клеток накапливаются и выделяются в нейрогемальных органах. В нейрогемальных органах гормоны не синтезируются. Центральные эндокринные органы (гипофиз и эпифиз), выделяют как тропные гормоны, регулирующие активность периферических эндокринных органов (гонадотропный, адренокортикотропный гормоны и т. д.), так и по сути своей периферические гормоны, контролирующие жизнедеятельность других периферических органов и систем организма (соматотропный гормон).

Периферические гормоны обеспечивают регуляцию функций органов. Они выделяются эндокринными клетками периферических эндокринных желез.

Периферические эндокринные железы подразделяются на гипофиззависимые и гипофизнезависимые. Функция гипофиззависимых эндокринных желез регулируются тропными гормонами гипофиза — трансгипофизарный контроль (щитовидная железа, гонады, пучковый слой коры надпочечников). Функция эндокринных органов подвергается контролю ЦНС через эффекторные окончания вегетативной нервной системы, или активность опосредуется через другие гормоны (парагипофизарный контроль).

Высшие этажи эндокринного контроля регулируются по принципу обратной связи, когда эффект, вызванный стимуляцией функции низших этажей, блокирует или стимулирует активность высшего этажа. Имеются ультракороткая, короткая и длинные цепи обратной связи.

По распространенности влияния на организм гормоны подразделяются на вещества:

С дистантным действием на весь организм. Они иногда рассматриваются как истинные. Эти гормоны переносятся с током крови. Чаще всего являются лигандами (связываются с альбуминами плазмы крови);

Тканевые гормоны (паракринный уровень влияния). Среди них имеются гормоны, влияющие на уровне системы или органа, соседних тканей, соседних клеток. Эти гормоны, в основном распространяются в межклеточном веществе. Это очень большая, интенсивно изучаемая группа веществ. К ним относятся митогенные факторы, стимулирующие деление клеток (пролиферацию). Примером могут служить факторы роста фибробластов, фактор роста эпидермиса, факторы роста опухолей и т. д. Противоположно действуют кейлоны. Они стимулируют дифференцировку, блокируя деление;

Аутокринный уровень регуляции. Клетки, выделяющие гормон, сами контролируются этим веществом. Примером может служить интерлейкин-2, когда лимфоциты-хелперы одновременно выделяют и активируются этим гормоном.

По химической структуре гормоны делятся на следующие группы:

Белковой природы: пептиды, олигопептиды и гликопротеиды (гормоны гипофиза, паращитовидной железы и т. д.);

Производные аминокислот (адреналин, норадреналин мозгового вещества надпочечников, йодированные производные тирозина и др.);

Производные холестерина стероидные гормоны (мужские и женские половые гормоны, альдостерон, глюкокортикоиды);

Производные арахидоновой кислоты (простагландины и простациклины).

Специфическое биологическое влияние гормонов осуществляется лишь при наличии высокоафинных (высокоспецифичных) рецепторов к ним. Эволюция биологического влияния осуществляется по преимуществу через эволюцию рецепторов. При этом сходные гормоны у различных классов животных могут значительно различаться по биологическому влиянию. Рецепторы к дистантным гормонам распределены в основном на клеточной мембране, встроены в гликокаликс или располагаются в цитоплазме и ядре.

Биологическая активность гормонов, связывающихся с рецепторами на поверхности мембраны клетки, осуществляется через специальные механизмы передачи, через вторые посредники. Основная масса таких гормонов обусловливает биологические эффекты через рецепторы на клетках мишенях, связанных с G-белками или тирозинкиназами. Это интегральные белки клеточной мембраны. Они могут быть связаны с ионными каналами (например, кальциевыми), или с ферментными системами внутренней поверхности мембраны. Их активация приводит к образованию аденилатциклазой — цАМФ, гуанилатциклазой — цГМФ. Другие ферменты синтезируют инозитолфосфат, диаглицерол, а кальциевые каналы способствуют диффузии ионов кальция. Все эти вещества являются вторыми посредниками, стимулирующими фосфорилирование протеинкиназ цитоплазмы, что значительно изменяет биологическую активность клеток. Эффект гормонов, взаимодействующих с клеточными мембранами, чаще всего быстрый и кратковременный.

Влияние стероидных гормонов и йодированных производных тирозина осуществляется через генный аппарат клетки. Действие этих веществ обычно глубокое, длительное. Указанные вещества диффундируют через клеточную мембрану. Затем они транспортируются через цитоплазму, связываясь с белками-посредниками, а далее в матрикс ядра. В цитоплазме они подвергаются дополнительным химическим изменениям (эстерифицируются половые гормоны, тетрайодтиронин превращается в трийодтиронин). Эффекты гормонов обусловлены регуляцией синтетической активности генов.

Гипоталамус.

Гипоталамус — отдел промежуточного мозга, содержит нейросекреторные клетки. Аркуатное, вентромедиальное, дорсомедиальное, супрахиазматическое ядра гипоталамуса, содержат мелкие, пептидоадренергические, мультиполярные нейросекреторные нейроны, вырабатывающие гормоны либерины (стимуляторы) и статины (блокаторы). Эти вещества поступают в кровь через аксовазальные синапсы в срединном возвышении переднего гипоталамуса и с потоком крови через гипофизарную ножку доносятся до аденогипофиза. Имеется чудесная сосудистая сеть гипофиза, образованная передней гипофизарной артерией, которая образует первичную капиллярную сеть. Капилляры сливаются в портальные вены, которые направляются через ножку гипофиза в аденогипофиз, где формируют вторичную сосудистую сеть. Кровь этой сети приносит хромофильным клеткам гипофиза либерины и статины.

Супраоптическое (антидиуретический гормон) и паравентрикулярное (окситоцин) ядра переднего гипоталамуса содержат крупные, пептидохолинергические, нейросекреторные нейроны, которые направляют аксоны в нейрогипофиз, где формируют аксовазальные синапсы, через которые выделяют гормоны в кровь.

Гипофиз

Гипофиз состоит из передней, промежуточной, туберальной (у человека развита плохо) и задней долей. Он окружен соединительнотканной капсулой (плотная волокнистая соединительная ткань). Передняя, промежуточная и туберальная доли называются аденогипофизом и имеют эктодермальное происхождение, а задняя — нейрогипофизом и формируется как производное нервной трубки. Это паренхиматозный орган. В аденогипофизе паренхима представлена хромофильными (базофильные, ацидофильные) и хромофобными клетками — аденоцитами, располагающимися в виде тяжей или групп. Клетки в основном полигональной формы. Хромофильные аденоциты располагаются вблизи расширенных капилляров, находящихся в соединительно-тканных перегородках, образованных рыхлой волокнистой соединительной тканью. Хромофильность клеткам придают секреторные гранулы. Гормоны, выделяемые аденоцитами, являются белковыми. Эндокринные клетки характеризуются хорошо развитой гранулярной ЭПС, пластинчатым комплексом и белковыми включениями. Базофильные клетки включают в себя несколько популяций, вырабатывают тиреотропный гормон (регулирует деятельность щитовидной железы), кортикотропный (действует на функцию коры надпочечников, гонадотропины: фолликулостимулирующий и лютеонизирующий (влияет на функцию половых желез и развитие вторичных половых признаков). Ацидофильные клетки вырабатывают соматотропный гормон (регулирует рост организма), лактотропный — пролактин (действует на секрецию молочной железы). На электроннооптическом уровне различия проявляются в форме клеток, их ядер, размерах, плотности и форме гранул. Хромофобные клетки являются или камбиальными, или старыми, или зрелыми — вне стадии накопления. Среди хромофобных клеток иногда можно видеть отростчатые аденоциты, образующие псевдофолликулы. Функция этих клеток неизвестна.

Средняя и туберальная доли состоят из слабо базофильных клеток, секретирующих меланоцитостимулирующий гормон и липотропин (влияют на пигментный и липидный обмен). Клетки характеризуются развитыми гранулярной ЭПС и пластинчатым комплексом. Резервирование секрета осуществляется вне клетки, раздвигая клетки, формирует своеобразные структуры — псевдофолликулы.

Задняя доля состоит из нейроглиальных клеток и нервных волокон. Нейросекрет — вазопрессин (влияет на реабсорбцию веществ в нефроне почки) и окситоцин (стимулирует сокращение матки), вырабатывается клетками супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса. Нейросекрет спускается по аксонам нейронов этих ядер в заднюю долю гипофиза, где образует накопительные нейросекреторные тельца. Эти тельца окружают капилляры, ав последующем гормоны попадают в кровь.

Эпифиз.

Эпифиз — паренхиматозный орган. Имеет нейроэктодермальное происхождение. Окружен соединительнотканной капсулой, внутрь отходят перегородки из рыхлой волокнистой соединительной ткани, делящие паренхиму на дольки. Паренхима эпифиза состоит из глиоцитов и пинеалоцитов. Пинеалоциты, клетки звездчатой формы, с хорошо развитыми гранулярной ЭПС, пластинчатым комплексом, митохондриями, секреторными включениями. Терминали отростков пинеалоцитов формируют булавовидные расширения вблизи сосудов, распределенных по ходу соединительно-тканных перегородок. Эти клетки вырабатывают свыше 40 гормонов. Выделяют светлые и темные пинеалоциты, различающиеся функциональной активностью. Основными гормонами являются: серотонин, мелатонин, антигонадотропин и гормон, повышающий концентрацию калия в крови. Клетки эпифиза тесно связаны со зрительными центрами. Эпифиз контролирует циркадные (в том числе суточные ритмы). Днем пинеалоциты синтезируют, но не выделяют серотонин, из которого в ночное время образуется и выделяется в кровь меланотонин. Многие гормоны эпифиза являются функциональными антагонистами нейросекреторных клеток гипоталамуса и секреторных клеток гипофиза. Максимальная функциональная активность эпифиза проявляется в 5−6 лет. С 25−30 лет активность клеток падает, и в паренхиме начинают накапливаться минеральные вещества (карбонаты кальция), образующие песок.

Клетки центральных эндокринных органов. Для более детального ознакомления с его структурами рекомендуем заполнить схему в соответствии с предложенными обозначениями и зарисовкой фрагментов клеток.

Схема структуры и функций центрального отдела эндокринной системы.

Клиническое значение.

Изменения или нарушения, особенности строения, транспорта, расположения и структуры рецепторов, механизмов внутриклеточной передачи с помощью вторых посредников, центральных влияний и механизмов обратной связи, а также влияние антагонистов и синергистов гормонов — могут приводить к патологическому снижению или повышению функций гормонов. Таким образом, клиническое выявление нарушений функции эндокринного органа сложная задача. Если к гормону роста (соматотропину) нет реакции со стороны рецепторов клеток-мишеней, то введение даже высоких заместительных доз соматотропина не будет давать клинического эффекта и увеличение роста.

При внешнем (экзогенном) введении гормонов по механизму обратной связи снижается уровень эндогенных гормонов. К тому же, введение гормонов может вести к компенсаторному снижению рецепторов на клетках мишенях. Все это при длительном применении гормональных препаратов и внезапном прекращении их приема может привести к острой гормональной недостаточности.

Контрольные вопросы и задания.

Задание 1.

Заполните схему структуры и функций центрального отдела эндокринной системы.

Задание 2.

При кастрации наблюдаются значительные морфологические изменения в части ядер гипоталямуса и аденогипофиза. В каких клетках это происходит и в чем морфологические изменения могут выражаться?

Контрольные вопросы.

Что такое гормон? Классификация гормонов по химической структуре. Механизмы действия.

Дайте понятие второго посредника. Какие бывают вторые посредники? Их значение.

Что такое кейлоны? Механизмы действия, значение.

Дайте понятие тропных гормонов, приведите примеры.

Строение пептидохолинергических и пептидоадренергических ядер гипоталамуса.

Что такое чудесная сосудистая сеть аденогипофиза? Ее значение.

В чем различие между фолликулом и псевдофолликулом?

Типы аденоцитов передней доли гипофиза и их морфологические различия.

Особенности строения и функциональное значение нейрогипофиза.

За счет чего образуется хроматофильность аденоцитов передней доли гипофиза?

Строение и классификация пинеалоцитов.