Тема: Физиология эндокринной системы. Сахаррегулирующие гормоны. Щитовидная и околощитовидные железы. Эндокринная функция тимуса, миокарда, почек, желудочно-кишечного тракта

Поджелудочная железа является железой смешанной секреции. В 1869 году П.Лангергансом были описаны островки, клетки которых секретируют гормоны. Островковые клетки обильно снабжаются кровью и иннервируются симпатическими и парасимпатическими волокнами. В островках Лангерганса выделено несколько типов клеток:

- альфа – клетки синтезируют глюкагон;

- бета – клетки синтезируют и депонируют инсулин;

- дельта - клетки вырабатывают соматостатин;

- G – клетки вырабатывают гастрин;

- РР – клетки вырабатывают панкреатический полипептид.

Кроме того, в островках обнаружены вазоактивный интестинальный полипептид (ВИП), тиролиберин, соматолиберин.

Инсулин – это полипептид, который в бета – клетках сначала синтезируется в виде препроинсулина, далее превращается в проинсулин, а затем в инсулин. Механизм действия инсулина на клетки и ткани хорошо изучен. Он влияет на метаболизм углеводов, жиров, белков, электролитов. Повышает перенос глюкозы и белков через мембрану клетки. На уровне клетки инсулин действует через рецепторы, которые находятся в мембране клетки. Под влиянием инсулина скорость поступления глюкозы в клетку возрастает в 20 – 40 раз. Выявлено 6 типов белков – переносчиков глюкозы через мембрану клеток, получивших собирательное название ГЛЮТ-1-6. Шестой тип – Na⁺-глюкозный котранспортер – осуществляет активный перенос глюкозы из просвета кишки или канальцев нефрона против градиента концентрации посредством связывания и глюкозы и ионов Na⁺, последние входят в клетку по градиенту концентрации.

Транспортеры ГЛЮТ переносят глюкозу не только в клетку, но и из клетки, а также осуществляют транспорт глюкозы внутри клетки. Только ГЛЮТ-4 является инсулинозависимым.

Эффект инсулина во многом зависит от количества рецепторов на соответствующих клетках. Посредством энергетических рецепторов бета – клетки воспринимают даже незначительное повышение в крови уровня молекул глюкозы.

Инсулин постоянно контролирует содержание глюкозы в крови. При стимуляции глюкозой в секреции инсулина наблюдается 2 фазы: быстрого высвобождения (продолжительностью 1 – 3 минуты) и позднего высвобождения (продолжительностью до 25 – 30 минут). Выделение инсулина в кровь бета – клеткой осуществляется системой, в которой важная роль принадлежит цАМФ и ионам кальция.

Контроль секреции инсулина осуществляется также симпатическим и парасимпатическим отделами ВНС. В регуляции секреции инсулина участвуют также гормоны коры надпочечников, СТГ, эстрогены и др. На секрецию инсулина оказывают влияние белки и аминокислоты, особенно лизин и аргинин.

Глюкагон секретируется альфа – клетками пожелудочной железы и является полипептидом. Разрушение глюкагона происходит в печени и почках. Попавший в кровь глюкагон через воротную вену приносится в печень, где вызывает усиление гликогенолиза (распад углеводов), уменьшает утилизацию глюкозы и синтеза гликогена, повышает глюконеогенез и содержание кетоновых тел. Т.о., гликоген увеличивает образование глюкозы и ее выход из печени в кровь. На периферии гормон вызывает липолитический эффект, усиливает липолиз и снижает синтез жиров и белков. Следовательно, глюкагон можно отнести к гормонам с выраженным катаболическим действием.

На содержание глюкагона оказывают влияние различные факторы. Основной регуляторный сигнал к стимуляции секреции глюкагона – снижение уровня глюкозы в крови. Усиливают продукцию глюкагона повышение концентрации жирных кислот в крови, гастрин, бомбезин, холецистокинин – панкреозимин, желудочный ингибиторный полипептид, нейротензин, вещество Р. Снижают его секрецию аминокислоты, секретин, серотонин.

При мышечной нагрузке и при стрессе параллельно увеличению глюкагона наблюдается снижение инсулина.

Гомеостаз глюкозы поддерживается в основном инсулином и глюкагоном.

Соматостатин. В 1973 году Р.Гельмином был выделен из гипоталамуса полипептид, который угнетал гормон роста. Позднее было установлено, что соматостатин вырабатывается также d - клетками островков Лангерганса. Электронно – микроскопически установлено, что клетки, вырабатывающие соматостатин, имеют соединительные мостики с альфа – и бета – клетками, что дает возможность перемещаться гормонам с низкой молекулярной массой из одной клетки в другую. Показано, что соматостатин угнетает секрецию инсулина, глюкагона, гастрина, холецистокинина, кишечную абсорбцию и скорость кровотока в ЖКТ, сокращения желчного пузыря.

Выделение соматостатина усиливается при введении глюкозы, аргинина, лейцина, ЖИП, цАМФ, секретина. Угнетает секрецию соматостатина норадреналин.

Взаимодействие между соматостатином и гормонами ЖКТ осуществляется по механизму обратной связи: повышение содержания гормонов ЖКТ стимулирует выделение соматостатина, а он тормозит выделение этих гормонов. Этот механизм позволяет корректировать скорость всасывания питательных веществ из ЖКТ в зависимости от их качественного состава.

Щитовидная железа. У взрослого человека имеет массу 12-25 г и располагается спереди трахеи между щитовидным хрящем и 5-6 трахейными кольцами. В ней выделяют перешеек, левую и правую доли, которые напоминают крылья бабочки. Морфофункциональной единицей щитовидной железы является фолликул, где идет синтез тиреоидных гормонов. Эпителиальные клетки (тироциты) выстилают в один слой стенки фолликула. На апикальной части тироцита имеются микроворсинки, образующие псевдоподии. На базальной поверхности мембраны содержатся Na, К – АТФ азы и рецепторы к тиреотропину (ТТГ). Каждый фолликул имеет богатую сеть лимфатических и кровеносных сосудов.

Наряду с фолликулярными клетками в щитовидной железе имеются парафолликулярные клетки (С – клетки), в которых синтезируется кальцитонин, принимающий участие в поддержании гомеостаза кальция. С – клетки расположены в интерфолликулярном пространстве или стенке фолликула.

В полости каждого фолликула содержится коллоид.

В процессе биосинтеза тиреоидных гормонов условно выделяют 4 стадии:

1. Поступление йода в щитовидную железу.

2. Йодирование тирозина в тироглобулине.

3. Процесс конденсации.

4. Секреция гормонов.

Синтез трийодтиронина (Т₃) и тетрайодтиронина (Т₄ или тироксин) находится под контролем ТТГ. Снижение в крови тиреоидных гормонов включает центральные механизмы контроля секреции ТТГ. Эту реакцию в значительной мере обеспечивает тиролиберин, вырабатываемый гипоталамусом. Т₃ и Т₄ поступают в кровь, где значительная часть их связывается с транспортными белками. Основным белком, связывающим тиреоидные гормоны в крови, является тироксинсвязывающий глобулин. Биологической активностью обладают гормоны не связанные с белками (свободная фракция). В настоящее время установлено, что Т₃ в 4 – 5 раз активнее Т_4. На периферии Т₄ переходит в Т₃, в результате на 90 – 92% биологическое действие тиреоидных гормонов обеспечивается Т₃. Биологическое действие йодсодержащих гормонов реализуется в первую очередь за счет их влияния на регуляцию белкового синтеза. Внутриклеточное действие Т₃ и Т₄ заключается в изменении активности Na и К – АТФазы и 5 нуклеотидазы, увеличении поглощения кислорода митохондриями и трансформации в них энергии. В результате растет активность РНК полимеразы, путем транскрипции ДНК возрастает синтез мРНК и образование специфического фермента или белка в зависимости от ткани – мишени.

Йодсодержащие гормоны щитовидной железы необходимы для нормального развития и роста организма. Они контролируют скорость поглощения кислорода, образование тепла, участвуют в поддержании функции дыхательного центра, оказывают положительное хроно- и инотропное влияние на деятельность сердца, увеличивают количество бета – адренергических рецепторов в сердечной и скелетных мышцах, лимфоцитах, жировой ткани. Наблюдается увеличение образования эритропоэтина и усиление эритропоэза, увеличивается синтез структурных белков в организме.

Снижение количества йодсодержащих гормонов приводит к задержке физического и психического развития, нарушению дифференцировки нервной системы и скелета.

К кальцийрегулирующим гормонам относят кальцитонин, паратирин (паратгормон) и кальцитриол (витамин D₃₎.

Биологическая роль кальция в организме очень велика. Он содержится во всех тканях, а ионизированный кальций обеспечивает целый ряд внутриклеточных процессов:

1. Сокращение сердечных и скелетных мышц.

2. Внутриклеточную эндо - и экзосекрецию.

3. Передачу нервного импульса.

4. Регуляцию транспорта различных ионов через мембрану клетки.

5. Регулирует гликогенолиз и глюконеогенез.

6. Активирует факторы свертывания крови.

7. Обеспечивает процессы минерализации в костной ткани.

Общее содержание кальция в сыворотке крови составляет 2, 25 – 2, 5 ммоль/л (9 – 10 мг/100г), а биологически активного ионизированного кальция – 1, 2 ммоль/л (4, 8 мг/100г). Значительная часть кальция в крови связана с белками альбуминами.

Кальцитонин секретируется парафолликулярными или С – клетками, они относятся к клеткам APUD-системы и имеют нервное происхождение. У человека кальцитонин помимо щитовидной железы в небольших количествах секретируется в околощитовидной и вилочковой железах. Естественным стимулятором секреции кальцитонина служит повышение уровня кальция в крови выше 2, 25 ммоль/л. Наряду с этим, увеличение его секреции может вызывать гастрин, холецистокинин, глюкагон, катехоламины.

Специфический эффект кальцитонина заключается в снижении уровня кальция и фосфора в крови, в связи с чем этот гормон называют гипокальциемическим. Этот эффект обеспечивается влиянием гормона на костную ткань и почки. В костной ткани кальцитонин вызывает угнетение резорбции не только кальция, но и белкового матрикса. Параллельно наблюдается уменьшение фосфора в крови. Кальцитонин ингибирует активность и деление остеокластов. Увеличивается экскреция с мочой кальция, фосфора, натрия, калия и магния. В почках рецепторы к кальцитонину находятся в восходящей части петли Генле нефрона и дистальных канальцах.

 

Околощитовидные железы (паращитовидные железы) расположены на теле щитовидной железы по ее полюсам. 90 % людей имеет 4 околощитовидные железы, общая масса телец 100 – 120 мг. В околощитовидных железах выделяют главные, ацидофильные и транзиторные клетки –паратироциты. Наибольшей секреторной активностью обладают главные клетки, продуцирующие паратирин (паратгормон). Одна из основных функций паратгормона - регулирование гомеостаза кальция. Снижение кальция в крови ниже 2 ммоль/л вызывает усиление выделения паратгормона. Основными органами – мишенями паратгормона является костная ткань и почки. В костной ткани паратирин вызывает преобразование фосфата Са в цитрат Са и вымывание Са²⁺ в кровь, а в почках паратирин ведет к росту обратного всасывания Са²⁺ в кровь, в результате уровень Са²⁺ в крови растет, в связи с чем паратирин называют гиперкальциемическим гормоном.

В регуляции кальций – фосфорного обмена существенную роль играет производное витамина D – кальцитриол (активный витамин D₃). Образование кальцитриола происходит в 3 стадии: 1) в коже – под влиянием ультрафиолетовых лучей образуется витамин D, поступающий в кровь и в печень; 2) в печени витамин D подвергается первому гидроксилированию, после чего через кровь поступает в почки; 3) в почках происходит второе гидроксилирование и образуется 1, 25 - (ОН)₂ – D₃ или кальцитриол. Кальцитриол усиливает синтез кальцийсвязывающего белка в кишечнике, ответственного за транспорт кальция, и тем самым активирует всасывание кальция в кровь.

Вилочковая железа (тимус) является одним из центральных органов иммунной системы. Там вырабатываются и выделяются специфические гормоны, участвующие в регуляции иммунных реакций организма – это тимопоэтин, тимулин, тимозин и др., здесь синтезируется большое количество лимфокинов и нейропептидов.

Гормоны вилочковой железы и цитокины увеличивают количество Т – супрессоров, восстанавливает реактивность Т – клеток, изменяют дифференцировку Т – клеток и пролиферацию В – клеток, влияют на гемопоэтические клетки, участвуют в регуляции синтеза форменных элементов крови.

Сердце является и эндокринным органом. Из предсердий выделен предсердный натрийуретический гормон (атриопептид), который выделяется в ответ на центральную гиперволемию, увеличение содержания натрия в крови и повышенную частоту сердечных сокращений. Атриопептид обеспечивает снижение артериального давления из-за расширения артериол и вызывает диуретический, натрийуретический, калийуретический эффекты.

Эндокринные клетки желудочно-кишечного тракта разбросаны по всем его отделам, но больше всего их в гастродуоденальной зоне и верхней части тощей кишки. Выделено более 30 биологически активных веществ, которые относят к интестинальным гормонам ЖКТ, например, гастрин, бомбезин, секретин, холецистокинин и др. Эндокринные клетки ЖКТ относят к APUD – системе (amine and amine precursors uptake and decarboxylation). Т.е. эти клетки могут поглощать и накапливать биогенные амины и их предшественники с последующим их декарбоксилированием. В результате этих реакций образуются полипептидные гормоны и биологически активные вещества.

 

УЧЕБНЫЕ ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ:

Студент должен знать: виды и основные эффекты сахаррегулирующих гормонов; основные эффекты йодсодержащих гормонов щитовидной железы и кальцийрегулируюших гормонов; гормоны вилочковой железы, сердца, ЖКТ.

Студент должен уметь: объяснить механизмы действия сахаррегулирующих гормонов; объяснить механизмы действия гормонов щитовидной железы; принципы регуляции обмена кальция в организме; объяснить механизмы действия гормонов вилочковой железы, сердца, ЖКТ.

 

ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ ИСХОДНОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ

1. Анатомо-гистологические особенности строения поджелудочной железы.

2. Синтез и секрецию каких гормонов осуществляет поджелудочная железа?

3. Какие гормоны относятся к сахаррегулирующим?

4. На какие виды обмена влияет инсулин?

5. Для дефицита инсулина характерно: а) гипергликемия; б) гипогликемия; в) алкалоз; г) ацидоз; д) глюкозурия; е) полиурия; ж) протеинурия; з) гипопротеинемия; и) ослабление иммунитета.

6. Каковы гистологические особенности строения щитовидной железы?

7. Перечислите основные йодсодержащие гормоны щитовидной железы?

8. Какой из тропных гормонов аденогипофиза регулирует деятельность щитовидной железы?

9. Какие гормоны относятся к кальцийрегулирующим?

10. Какой гормон вызывает гипер-, а какой гипокальциемию?

11. Какой из кальцийрегулирующих гормонов активируется в почках?

12. Какой гормон синтезируется в миокарде?

13. Перечислите гормоны вилочковой железы?

 

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ

1. Инкреторная функция поджелудочной железы. Островковый аппарат, его клеточная структура.

2. Основные эффекты инсулина. Влияние на углеводный, жировой и белковый обмен.

3. Регуляция синтеза и секреции инсулина.

4. Основные метаболические эффекты глюкагона. Механизмы регуляции синтеза и секреции глюкагона.

5. Соматостатин, его физиологическая роль.

6. Общие представления о синтезе и секреции йодсодержащих гормонов щитовидной железы.

7. Регуляция деятельности щитовидной железы, роль тиреотропина и вегетативной нервной системы.

8. Основные метаболические эффекты йодсодержащих гормонов щитовидной железы.

9. Кальцийрегулирующие гормоны: паратгормон, кальцитонин – регуляция синтеза и секреции, основные эффекты.

10. Кальцийрегулирующие гормоны: кальцитриол – этапы образования гормона, его основные эффекты.

11. Эндокринная функция тимуса, эпифиза, миокарда, ЖКТ.

12. Гормоны плаценты их физиологические эффекты.

 

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

 

Представлены в формате видеоматериалов, содержащих соответствующие эксперименты.