Находящиеся поблизости от почек парные железы - надпочечники состоят из коркового и мозгового вещества, имеющих разное происхождение и выделяющих разные гормоны. В мозговом веществе надпочечников образуются катехоламины: адреналин (около 80% от общего количества выделяемых гормонов), норадреналин (18%) и дофамин (2%). В состоянии покоя их выделяется сравнительно немного, но при чрезвычайных ситуациях, сопровождающихся активацией симпатического отдела, в кровь выходит большое количество катехоламинов.
Эти гормоны, особенно адреналин, стимулируют расщепление гликогена в печени и мышцах, липидов (жиров) в жировой ткани и отчасти белков в печени. В результате расщепления гликогена образуется глюкоза, уровень которой в крови начинает повышаться. Продукты расщепления липидов и белков в печени тоже преобразуются в глюкозу (её образование из неуглеводных предшественников называется глюконеогенезом). Смысл такого действия катехоламинов состоит в мобилизации энергии, освобождающейся при расщеплении углеводов, жиров и белков, а эта энергия используется для обеспечения реакций борьбы и/или бегства.
На окисление освободившейся глюкозы нужно израсходовать больше кислорода, чем обычно, а потому необходимо увеличить его доставку тканям. Эту задачу катехоламины решают путём стимуляции работы сердца: оно начинает сокращаться чаще и сильнее, что приводит к увеличению минутного объёма кровотока. Одновременно с этим суживаются сосуды внутренних органов (благодаря этому депонированная там кровь начинает работать в общем кровотоке между лёгкими и тканями) и расширяются сосуды скелетных мышц. Перераспределение кровотока в пользу работающих мышц даёт им возможность получить больше глюкозы в качестве носителя энергии и больше кислорода, необходимого для окисления. Таким образом, выделившиеся катехоламины способствуют развитию стресс-реакции.
6. Гормоны коры надпочечников
В трёх морфологически отличающихся областях коры надпочечников из получаемого с пищей или из ранее синтезированного холестерина образуются три группы стероидных гормонов: глюкокортикоиды, минералкортикоиды и надпочечниковые андрогены (в небольшом количестве). Из каждой группы гормонов в кровь выделяется конечный продукт биосинтеза - гормон с выраженным физиологическим действием. Это глюкокортикоид кортизол, минералкортикоид - альдостерон и обладающий андрогенным действием дегидроэпиандростерон).
Секрецию кортизола контролирует кортикотропин (АКТГ), вырабатываемый в передней доле гипофиза. Чем больше выделяется в кровь кортикотропина (особенно много при стрессе), тем скорее синтезируется и секретируется кортизол; в свою очередь, высокий уровень кортизола в крови ведёт к уменьшению секреции АКТГ. Кортизол регулирует обмен белков, углеводов и жиров, причём его действие на разные ткани неодинаково. Накопленные энергоресурсы и вновь образованные белки могут использоваться на нужды работающего мозга, сердечной мышцы или других органов, жизненно необходимых в конкретной ситуации, в то время как остальным тканям и органам кортизол не позволяет их получать.
Кортизол задерживает развитие воспалительных реакций, уменьшая проницаемость капилляров и освобождение расщепляющих белки ферментов в очаге воспаления - это препятствует развитию отёка. Он стимулирует выход из костного мозга фагоцитирующих чужеродные вещества нейтрофильных лейкоцитов и в то же время уменьшает содержание в крови эозинофилов и лимфоцитов, способствует перераспределению этих клеток между кровью и тканями и тормозит образование антител: тем самым кортизол изменяет характер иммунной регуляции.
Минералкортикоид альдостерон действует на почечные канальцы, повышая там обратное всасывание ионов натрия. В результате растёт осмотическое давление в межклеточной жидкости и кровеносных капиллярах почек, что приводит к повышенной реабсорбции воды в почках и тем самым к её задержке в организме. Одновременно с этим альдостерон стимулирует выведение с мочой ионов калия и протонов. По такому же принципу, т.е. обменивая задерживаемые ионы натрия на выводимые ионы калия, альдостерон действует на потовые, слюнные железы и желудочно-кишечный тракт.
Секреции альдостерона способствует снижение концентрации натрия и повышение концентрации калия в крови: последующее действие альдостерона на почечные канальцы ведёт к нормализации содержания этих ионов. Резко стимулирующий выделение кортизола АКТГ вызывает лишь кратковременное повышение секреции альдостерона, а затем, несмотря на присутствие АКТГ, она уменьшается.
7. Гормоны щитовидной и паращитовидной желез
Щитовидная или тиреоидная (от греч. тиреос - удлинённый щит) железа состоит из двух долей, соединённых перешейком. В этой железе образуются тиреоидные гормоны: тироксин (он содержит четыре атома йода и поэтому называется ещё тетрайодтиронином) и трийодтиронин (содержит три атома йода). Синтез и выделение тиреоидных гормонов стимулирует тиреотропин аденогипофиза.
Трийодтиронин, действуя на геном всех клеток организма, активирует синтез белка и увеличивает образование ферментов, участвующих в расщеплении углеводов. В связи с этим стимулируется рост тканей и обновление в них клеточных структур, а одновременно повышается скорость энергетического обмена. У детей тиреоидные гормоны способствуют росту тела и развитию мозга: при их недостатке наблюдается низкорослость и кретинизм - умственная недоразвитость.
Особый тип клеток щитовидной железы служит источником тирокальцитонина - гормона, регулирующего уровень кальция в крови. Наряду с ним в регуляции уровня кальция участвует паратгормон маленьких околощитовидных желёз.
Паращитовидные железы, округлой формы, в количестве четырех штук располагаются на задней поверхности долей щитовидной железы по две на каждой доле. Общая масса этих желез у взрослого человека около 0,5 г. Клетки желез — паратиреоциты вырабатывают паратиреоцидный гормон — паратгормон, который регулирует уровень кальция и фосфора в крови, что необходимо для нормальной функции, возбудимости нервной и мышечной систем и содержания кальция в костях.
. Нарушение нормальной секреции приводит в случае гиперфункции околощитовидных желез к потере костной тканью кальция и фосфора (деминерализация костей) и деформации костей, а также к появлению камней в почках, падению возбудимости нервной и мышечной тканей, ухудшению процессов внимания и памяти. В случае недостаточной функции околощитовидных желез возникают резкое повышение возбудимости нервных центров, патологические судороги и смерть в результате тетанического сокращения дыхательных мышц.
При гиперфункции паращитовидных желез кальций откладывается в стенках кровеносных сосудов, в почках.
Шишковидное тело
Шишковидное тело, или эпифиз мозга, развивающийся из выпячивания будущего III желудочка головного мозга, располагается в борозде между верхними холмиками пластинки крыши (четверохолмия) среднего мозга.
У эпифиза выделяют два типа железистых клеток. Одни клетки крупные, многоугольные, отростчатые. Это пинеалоциты, которые располагаются преимущественно в центре долек. Другие клетки глиальные, они находятся; главным образом по периферии долек.
Эпифиз является важнейшей железой, которая влияет на функции адено- и нейрогипофиза, щитовидной и паращитовидной желез, надпочечников, половых желез, панкреатических островков. Эпифиз оказывает на эти железы, на организм в целом как прямое действие, так и опосредованное — через гипоталамус. Эпифиз обладает нейросекреторной деятельностью, пинеалоциты синтезируют мелотонин, серотонин и ряд полипептидов, которые обладают гормональным действием. В то же время функции эпифиза имеют четкий суточный ритм. Этот ритм связан с освещенностью. Мелатонин синтезируется ночью, он является антагонистом меланоцитостимулирующего гормона (МСГ), вырабатываемого гипофизом, а также тормозит выделение лютеинизирующего гормона. Свет угнетает синтез мелатонина. Серотонин синтезируется днем.
Эпифиз оказывает влияние на половое созревание, на функции половых желез, на сон и бодрствование.
Глубоко под полушариями головного мозга находится эпифиз (шишковидная железа), небольшая красновато-серого цвета железа, имеющая форму еловой шишки (отсюда и произошло его название). Долгое время функция его была неизвестна. В античную эпоху полагали, что он является «центром души человека», в дальнейшем «величие» эпифиза было сведено на нет и многие ученые-медики стали считать его органом, не имеющим никакого значения для жизнедеятельности организма. Однако исследования, проведенные в последние годы, показали важность этой железы для организма. 'Из эпифиза были выделены биологически активные вещества, участвующие в регуляции других эндокринных желез. Предполагается, что эпифиз выполняет роль органа, позволяющего организму ориентироваться и приспосабливаться к смене дня и ночи. Он оказывает влияние на ритмичность работы ряда систем организма, в т. ч. на половой цикл. Имеются указания на то, что повышение деятельности эпифиза у детей приводит к преждевременному половому развитию, увеличению размеров полового члена, повышению активности яичек, задержке роста. Ученые активно занимаются выяснением физиологич. роли эпифиза, и, возможно, в недалеком будущем можно будет располагать новыми данными о тайнах этой железы.
8. Гормоны поджелудочной железы
В ткани поджелудочной железы, играющей важную роль в пищеварении, встречаются скопления эндокринных клеток, которые называются островками Лангерганса. Различают три типа таких клеток, причём каждый из них синтезирует разные гормоны: b-клетки, самые многочисленные, образуют инсулин, a-клетки - глюкагон, а d-клетки - соматостатин.
Инсулин повышает всасывание глюкозы из кишечника в кровь, а затем стимулирует транспорт глюкозы из крови в клетки печени и скелетных мышц (одновременно с этим, разумеется, снижается содержание глюкозы в крови). В клетках он активирует ферменты, превращающие глюкозу в гликоген. При накоплении в печени излишков глюкозы из неё начинают образовываться жирные кислоты, которые через кровь поступают в жировую ткань, где и хранятся. Таким образом, инсулин ведёт себя как запасливый хозяин, создающий сначала запас углеводов, а при первой представившейся возможности - и жиров. Он также обеспечивает транспорт многих аминокислот из крови в клетки и, повышая образование определённых видов РНК, стимулирует в итоге синтез белка из этих аминокислот.
Главным стимулом для образования и выделения инсулина является повышение уровня глюкозы в крови, что обычно происходит после еды. Когда же под действием инсулина глюкоза поступит в клетки и её уровень в крови понизится, секреция инсулина уменьшается. Повышение уровня жирных кислот и аминокислот в крови также стимулирует секрецию инсулина. В противоположность этому при симпатоадреналовой реакции и при стрессе, когда содержание глюкозы в крови растёт за счёт действия катехоламинов и кортизола, образование инсулина тормозится. В такой ситуации глюкоза не может превращаться в гликоген и потому немедленно используется для покрытия энергетических расходов.
При выраженной гипогликемии (т.е. при снижении уровня глюкозы в крови ниже критического) развивается гипогликемический шок, при котором человек теряет сознание. С помощью внутривенного введения раствора глюкозы можно обеспечить нервные клетки необходимой для их деятельности энергией и тем самым вывести человека из состояния шока.
Секрецию другого гормона поджелудочной железы, глюкагона стимулирует гипогликемия. Уровень глюкозы в крови понижается через несколько часов после приёма пищи, что приводит к увеличению выделения глюкагона. Он стимулирует расщепление гликогена в печени, а образующаяся глюкоза выходит в кровь, пока там не восстановится её обычное содержание.
Таким образом, два гормона поджелудочной железы - инсулин и глюкагон выступают в качестве антагонистов: первый понижает, а второй повышает до заданного гомеостатического значения колеблющийся в связи с приёмом пищи или голоданием уровень глюкозы в крови. В ответ на увеличение или уменьшение содержания глюкозы в крови эндокринные клетки секретируют нужный для выравнивания гормон.
Третий гормон поджелудочной железы - соматостатин тормозит образование в аденогипофизе гормона роста (следует напомнить, что соматостатин образуется и в гипоталамусе), угнетает секрецию инсулина и глюкагона, а также замедляет всасывание продуктов пищеварения из кишечника в кровь: тем самым он предотвращает чрезмерные колебания уровня глюкозы в крови.
9. Половые гормоны
В семенниках мужчины расположены эндокринные клетки, образующие андрогены: исходным материалом для этого является холестерин, а конечным продуктом - тестостерон, который выделяется в густую сеть кровеносных капилляров, соседствующих с эндокринными клетками. Кроме андрогенов в семенниках мужчины образуется небольшое количество женского полового гормона - эстрадиола.
В яичниках женщины детородного возраста синтезируются эстрогены, в кровь поступает эстрадиол. Синтетическими предшественниками эстрогенов являются андрогены, в частности тестостерон, небольшое количество которого и у женщин в норме выделяется в кровь. После выхода яйцеклетки на месте разорвавшегося фолликула образуется т.н. жёлтое тело, которое секретирует ещё один гормон -прогестерон.
Синтезом половых гормонов управляют фолликулостимулирующий (ФСГ) и лютеинизирующий (ЛГ) гормоны аденогипофиза. У мужчин ЛГ стимулирует образование тестостерона, в свою очередь высокая концентрация тестостерона в крови уменьшает образование ЛГ в гипофизе и гонадолиберина в гипоталамусе, но мало влияет на синтез ФСГ.
Образование тестостерона у зародыша мужского пола начинается примерно на седьмой неделе внутриутробного развития. Вскоре содержание тестостерона в крови достигает высокого уровня: он стимулирует развитие мужских половых органов - при его отсутствии в генотипически мужском организме (XY) будут формироваться женские половые органы. Под влиянием тестостерона формируются отличия мужского мозга от женского: объём мозга мужчин в среднем на 15% больше, чем у женщин (что почти пропорционально большей массе тела), существуют небольшие анатомические различия в строении гипоталамуса, таламуса и мозолистого тела. При позитронно-эмиссионной томографии у мужчин выявлен более высокий уровень обмена в височных долях мозга, а у женщин - в поясной извилине, облегающей мозолистое тело.
Благодаря тестостерону происходит половое созревание, а после него - поддержание нормальной деятельности половых органов и полового поведения. Тестостерон определяет также формирование вторичных половых признаков: развитие костей и мышц по мужскому типу, характер оволосения, строение гортани и высоту голоса и т.п. Особенности строения тела мужчин объясняются анаболическим действием тестостерона (т.е. стимулирующим синтез белка). Все применяемые анаболики являются искусственными аналогами тестостерона.
Секреция половых и гонадотропных гормонов в женском организме происходит циклически и определяется 28-дневным сроком развития фолликула. Под влиянием гормона жёлтого тела прогестерона происходит подготовка эндометрия к приёму оплодотворённой яйцеклетки и будущей беременности. Эстрогены также способствуют подготовке матки к беременности, а кроме того - формированию вторичных женских половых признаков (относительно широкие бёдра и узкие плечи, распределение жировой ткани, развитие молочных желёз). Анаболического действия, подобного тестостерону, у эстрогенов нет.
10. Стресс. Физиологическая природа стресса
Благодаря выдающемуся канадскому учёному Гансу Селье (Selye H.) в словари вошло новое значение термина стресс: совокупность всех неспецифических изменений, возникающих под влиянием любых сильных воздействий и сопровождающихся перестройкой защитных систем организма.
Классическими признаками стресса являются увеличение коры надпочечников, уменьшение вилочковой железы, а также массы лимфатической ткани и острые изъязвления слизистой желудка; одновременно с этим повышается сопротивление организма к действующему на него стрессору. Развитие всех этих проявлений Селье поначалу связывал с активацией передней доли гипофиза (увеличение секреции АКТГ) и коры надпочечников (повышение продукции кортизола). Затем было установлено, что непосредственным стимулом для повышения образования АКТГ в аденогипофизе является вырабатываемый в гипоталамусе кортикотропин-либерин.
В последнее время принято различать срочную и долговременную формы адаптации. На действие стрессора организм сначала отвечает мгновенной симпатоадреналовой реакцией, мобилизующей большое количество энергии. Если действие стрессора не прекращается, организму приходится приспосабливаться к нему, переходить на другой уровень функционирования, позволяющий сохранить гомеостаз в изменившихся условиях. Любой стрессор изменяет активность нейронов гипоталамуса: это происходит либо под влиянием афферентной импульсации от рецепторов, на которые он действует, либо ещё и при посредничестве коры и лимбической системы мозга, что особенно характерно для социальных стрессоров. В большинстве случаев при стрессе повышается уровень активности ретикулярной формации ствола мозга.
Увеличение образования кортикотропин-либерина и АКТГ при стрессе происходит достаточно быстро, оно было обнаружено уже через две минуты после действия стрессора. Этому способствует не только афферентный приток нервных импульсов к гипоталамусу, но и гуморальное действие катехоламинов, поступивших в кровь из мозгового вещества надпочечников при симпатоадреналовой реакции. Под влиянием АКТГ быстро повышается образование кортизола в коре надпочечников и его выход в кровь.
Кортизол поддерживает повышенный уровень сахара и аминокислот в крови, что в условиях стресса чрезвычайно важно для деятельности мозга, сердца и тех органов, на которые, в зависимости от природы стрессора, выпадает особенно большая нагрузка. Для того, чтобы эти органы бесперебойно обеспечивались энергией, кортизол стимулирует расщепление углеводов и жиров в других тканях.
Кортизол обеспечивает стратегическую переброску энергетических и строительных ресурсов одним органам за счёт других, которые, разумеется, вынуждены терпеть лишения. Происходит похудание, уменьшается вилочковая железа, селезёнка, снижается количество лимфоцитов в крови, что весьма характерно для стресса. Поскольку разные виды лимфоцитов осуществляют иммунные реакции, уменьшение их количества приводит к понижению иммунной защиты и ослабленному сопротивлению инфекциям. В то же время в очагах воспаления кортизол уменьшает воспалительные реакции: он укрепляет лизосомы клеток и этим препятствует выходу из них ферментов, расщепляющих белки и повышающих проницаемость сосудов - в результате стихает боль и уменьшается краснота и отёчность.
При высокоразвитой нервной системе человека самыми частыми стрессорами стали эмоциональные раздражители, которые могут способствовать возникновению т.н. психосоматических заболеваний. В качестве примера таких заболеваний чаще всего приводят язву желудка или двенадцатиперстной кишки. Известны эксперименты, в которых у крысы вызывали стресс лишением возможности двигаться, для чего запирали её на пару часов в узкой трубе: во многих случаях это приводило к образованию язв желудка. Симпатическая активация при стрессе приводит к уменьшению кровообращения в сосудах желудка, а вследствие этого уменьшается образование защитной слизи. При таких условиях содержащаяся в желудочном соке соляная кислота повреждает слизистую желудка и кровеносные сосуды. Обычно вслед за симпатической активацией компенсаторно повышается активность блуждающих нервов, которые стимулируют выделение соляной кислоты. Такой же эффект, т.е. уменьшение кровоснабжения слизистой желудка и повышенное выделение соляной кислоты можно обнаружить и при электрической стимуляции некоторых ядер миндалин мозга, а миндалины играют исключительно важную роль в формировании психоэмоционального стресса
