Раздел I
Эндокринная система человека
Глава 1.
Эндокринные органы и их гормоны
Эндокринные органы – это органы у человека, вырабатывающие секрет, называемый гормонами, которые, всасываясь в кровь, распространяются по всем органам и тканям. Образующиеся гормоны циркулируют внутри организма, поэтому они и получили название гормонов внутренней секреции, а органы, их вырабатывающие,—желез внутренней секреции, или эндокринных желез.
К эндокринным органам относятся щитовидная железа, околощитовидные железы, вилочковая железа, надпочечные железы, межсонный параганглий, поясничные аортальные параганглии, копчиковый клубок, половые железы (яички у мужчин и яичники у женщин), нижний придаток мозга, верхний придаток мозга и поджелудочная железа.
Эндокринные железы выводных протоков не имеют. Вырабатываемые гормоны всасываются в лимфатические или венозные капилляры и циркулируют в крови.
Хотя некоторые ученые считают, что железы внутренней секреции управляют функциями организма человека, однако они и сами регулируются центральной нервной системой. И все-таки они играют важнейшую роль в сложных биохимических процессах в организме.
Гормоны эндокринных органов либо возбуждают, либо угнетают функцию органов и систем; они также влияют на обмен веществ, процессы роста и дифференцировки органов и тканей. Но регуляторная роль при этом принадлежит центральной нервной системе. Нервная регуляция эндокринных органов осуществляется через вегетативную нервную систему, ее надсегментарные центры, расположенные в гипоталамусе.
Изучением функций желез внутренней секреции в разные годы занимались Сильвий (1614 – 1672), Борде (1775), И. Мюллер (1830), П. И. Перемежко (1867), Т. Аддисон (1855) и многие другие. Т. Кохер и Ж. Реверден (1883) обосновали оперативное лечение при эндемическом зобе.
Наиболее значимые исследования провели русские ученые И. М. Сеченов (1863), И. П. Павлов (1897) и Н. Е. Введенский (1892). Они открыли законы саморегуляции, координации и интеграции функций органов и систем организма, а также его приспособляемости к условиям внешней среды.
В 1901 г. был открыт гормон мозгового вещества надпочечников – адреналин, в 1908 г. Л. В. Соболев доказал, что островки Лангерганса, располагающиеся в головной части поджелудочной железы, секретируют и выделяют некий гормон, который впоследствии был назван инсулином. В 1921 г. Эванс и Лонг высказали предположение о том, что гормон гипофиза стимулирует рост ребенка. Шаррер открыл явление нейросекреции – в гипоталамусе происходит трансформация нервных импульсов в биохимические механизмы регуляции. В 1932 г. У. Кеннон дал определение понятию «гомеостаз», т. е. единству и постоянству внутренней среды организма, которые поддерживаются сложными механизмами, в том числе симпатоадреналовой системой.
В 1920 – 1950-е гг. были получены: тестостерон (1935), прогестерон (1934), эстрадиол (1935), кортикостероиды (1938 – 1952), альдостерон (1953), вазопрессин (1953), адренокортикотропный гормон (1953) и др. Позднее, в 1960 г., стали изучать влияние гормонов друг на друга.
Биохимию гормонов детально изучил и систематизировал в 1956 г. советский ученый А. А. Юдаев. С его помощью в 1976 г. открылась картина гормональной регуляции функций в организме человека, была составлена схема биосинтеза кортикостероидов, положено начало изучению синтеза нейропептидов.
В дальнейшем изучалась методика лечения заболеваний гипоталамо-гипофизарной системы (Е. А. Васюкова), патогенеза и лечения такого распространенного заболевания, как сахарный диабет. Появились капитальные работы по изучению патологии щитовидной железы (Н. А. Шерешевский, Я. X. Туракулов, В. Г. Спесивцева и др.).
Эндокринология изучает биосинтез, регуляцию и механизм действия гормонов на организм человека как в нормальной жизнедеятельности, так и при различных заболеваниях. Одним из существенных вкладов в науку является выявление факта действия гормонов на ДНК и гены. При исследовании функций эндокринной системы стали использовать радионуклиды и меченые соединения.
В 1976 г. в Советском Союзе был создан научный совет Академии медицинских наук по эндокринологии, председателем которого был Н. А. Юдаев. К этому периоду были подготовлены проекты научно-исследовательских институтов по эндокринологии и биохимии гормонов. Они разместились в России, Украине, Белоруссии. Была налажена система подготовки и повышения квалификации преподавателей вузов и лечащих врачей.
Научный совет эндокринологов ставил перед собой две задачи:
1) изучить гормональную регуляцию процессов жизнедеятельности в норме и при патологии;
2) изучить патогенез, диагностику и лечение эндокринных заболеваний.
I Всесоюзный съезд эндокринологов проходил в Москве в 1972 г. Были и Пленумы общества эндокринологов, в том числе по эпидемиологии сахарного диабета и его лечению, диагностике заболеваний и лечению щитовидной железы и др.
Органы внутренней секреции вырабатывают вещества с высокой биологической активностью.
Методика изучения функций эндокринных желез заключается в следующем: гормоны, поступающие в кровь, находятся в ней в очень малых концентрациях, и выявить их можно только биологической пробой. Менее точным, но получившим широкое распространение является биологический метод исследования мочи, с которой выводятся гормоны.
С целью уточнения функции некоторых желез в эксперименте на животных удаляют определенную железу и изучают функции, возложенные на нее. После вживления железы от здорового животного наблюдают восстановление утраченных функций в организме.
Современная эндокринология занимается изучением вещества желез, выделением гормонов в чистом виде и определением их химического состава.
Все эти методы исследования позволяют выработать рациональные способы лечения.
Гормоны – это биологически активные соединения, вырабатываемые железами внутренней секреции. Они осуществляют регулирование обмена веществ в органах и системах органов человека и животных и наблюдают за функцией этих органов. До недавнего времени было известно около 40 гормонов. По химическому строению они были подразделены на 3 группы:
1) стероидные гормоны (производные холестерина). Это гормоны коры надпочечников и половых желез;
2) полипептидные и белковые гормоны – это адренокортикотропный гормон (АКТГ), гормон роста, инсулин и фолликулостимулирующий гормон;
3) производные аминокислоты – адреналин, норадреналин, тироксин, трийодтиронин.
В настоящее время активно изучаются физиология стероидных гормонов коры надпочечников и адренокортикотропный гормон (АКТГ). 8 из 40 изученных гормонов оказались биологически активными. Эти 8 стероидов разделены на 2 группы:
1) минералокортикоиды – альдостерон и дезоксикортикостерон;
2) глюкокортикоиды – кортизол, кортизон и кортикостерон.
Из надпочечников выделены также стероиды женских половых гормонов (прогестерон, эстрон) и мужских половых гормонов (андростендион и адреностерон). Эти гормоны у здоровых людей играют незначительную роль, но при патологии синтеза этих стероидов гормоны могут накапливаться.
Недостаточность минералокортикоидов проявляется нарушением распределения калия и натрия как в клетках, так и во внеклеточной жидкости. Увеличивается выведение натрия из организма с мочой, потом и т. д. Калий же задерживается в клетках и тканях, уменьшается количество крови, артериальное давление падает, нарушается функция почек, повышается азот крови.
Повышенное содержание минералокортикоидов приводит к задержке натрия во внеклеточной жидкости, а это в свою очередь ведет к увеличению жидкости, образованию отеков; содержание калия снижается.
Глюкокортикоиды, влияя на обмен белков, жиров и углеводов, усиливают распад белков и аминокислот, что ведет к повышению азота в крови.
Избыток глюкокортикоидов приводит к гипергликемии, создаются диабетогенные условия. Снижение глюкокортикоидов ведет к гипогликемии.
Известно, что глюкокортикоиды тормозят развитие клеток соединительной ткани, вследствие чего уменьшается количество эозинофилов (проба Торна), наблюдается лизис лимфатической ткани.
Повышение глюкокортикоидов проявляется уменьшением воспалительных процессов и вялостью заживления ран и их рубцевания.
Стероидные гормоны коры надпочечников регулируются гормонами передней доли гипофиза (АКТГ), что ведет к повышению образования глюкокортикоидов.
Задняя доля гипоталамуса и область серого бугра активируют адренокортикотропную функцию гипофиза. Передняя доля гипоталамуса возбуждает гипофиз и повышает тиреотропную, гонадотропную и соматотропную функции.
Пониженное содержание стероидных гормонов в плазме крови ведет к стимуляции функции гипофиза, повышенное – к ее угнетению. Знание этих фактов нужно в терапевтической практике при назначении кортикостероидов.
Гипоталамус и выделяемые им нейросекреты и нейрогуморальные вещества реализуют регулирующую роль центральной нервной системы.
АКТГ способствует образованию стероидов и поступлению их в кровь. Холестерин является предшественником стероидных гормонов, синтезируемых в коре надпочечников и половых железах. Прогестерон является промежуточным продуктом гормонов коры надпочечников, эстрогенов, андрогенов.
Ученые доказали, что распад гормонов коры надпочечников происходит в печени. Продукты обмена веществ выводятся с мочой в свободном состоянии или в виде эфиров глюкуроновой кислоты.
Среди методик изучения гормонов выделяют биохимические, радиоиммунологические, гистохимические методы и др.
Биохимический метод представляет собой определение адренокортикотропного гормона в крови. Время полужизни экзогенного АКТГ составляет от 4 до 18 мин. Время эндогенного периода полураспада равняется 1 мин. Инактивация гормона в основном происходит в почках.
В настоящее время используются методы, основанные на повышении биосинтеза кортикостероидов в надпочечниках in vitro (Шафран, Шали), на увеличении содержания кортикостероидов в крови надпочечников (Нелсон) и на повышении уровня стероидных гормонов в периферической крови (Гиллемин) у гипофизэктомированных животных после введения им АКТГ. Распространенным способом является методика Верикос – Данеллиса, основанная на определении содержания кортикостероидов в надпочечниках с удаленными гипофизами крыс до и после внутривенного введения им исследуемых проб АКТГ (Р. Ялов).
Однако предложенные методики не позволяют провести точное количественное определение АКТГ в крови здоровых людей. Нормой считается концентрация АКТГ плазмы крови человека менее 0,5 ME (миллиединиц) в 10 мл.
Другие методы используют вместо удаления гипофиза блокатор гипофиза – дексаметазон, но такие методы ввиду малой эффективности применяются редко. Более чувствительны радиоиммунологические методы, определяющие отдельные фрагменты молекулы АКТГ как С-концевые участки, сохранившие иммунологические свойства.
Лечебное действие кортикотропина сходно с действием кортикостероидов. Назначается этот препарат как противовоспалительное, десенсибилизирующее средство, уменьшающее проницаемость сосудов, угнетающее развитие лимфоидной и соединительной ткани. Кортикотропин применяют при гипофизарной недостаточности, ревматизме, неспецифических инфекционных полиартритах, подагре, бронхиальной астме, острой лимфатической и миелоидной лейкемии, мононуклеозе, нейродермитах, псориазе, экземе и др. Его вводят внутримышечно или внутривенно капельно. Действие его длится в течение 6 – 8 ч. Но введенный внутримышечно АКТГ-цинк-фосфат всасывается постепенно до 24 – 32 ч. Назначают кортикотропин по 10 – 20 ЕД 3 – 4 раза в сутки. Курс лечения составляет 2 – 4 недели. При показаниях курс лечения повторяют 2 – 3 раза с интервалами в 1 – 3 недели.
Кортикотропин противопоказан при гипертонической болезни, болезни Иценко – Кушинга, беременности, недостаточности кровообращения третьей степени, остром эндокардите, психозах, нефрите, остеопорозе, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, сахарном диабете, туберкулезе и после недавно перенесенных операций.
Кортикотропин выпускается в виде порошка. В упаковке может содержаться 10 – 20 – 30 – 40 ЕД. Порошок растворяется перед употреблением физиологическим раствором. АКТГ-цинк-фосфат выпускается в виде двух растворов: один – в герметическом флаконе по 4 мл с добавлением цинка и консерванта; другой – в запаянных ампулах, содержащих 1 мл раствора щелочного фосфата. Перед употреблением жидкость из ампулы стерильным шприцем переносят во флакон и тщательно взбалтывают. Кортикотропин хранят в темном месте при температуре не выше 10 °С.
Фирмы некоторых стран (Швейцария—«Сиба», Венгрия—«Гедеон Рихтер» и др.) наладили производство синтетических препаратов кортикотропина для медицинских целей. «Сиба» выпускает синактен по 0,25 мг в ампулах, «Гедеон Рихтер» изготавливает гумактид-28 в ампулах по 0,4 мг, что соответствует 40 ЕД кортикотропина.
В настоящее время существует 3 метода гистохимического определения гормонов в тканях:
1) в срезах эндокринных желез путем идентификации химически активных групп и ферментов, связанных с образованием гормонов;
2) в тканях путем использования экзогенных, меченных радиоактивными изотопами гормонов;
3) иммуногистологическое распознавание белковых гормонов в клеточных структурах с помощью антисывороток.
Гормоны задней доли гипофиза (окситоцин и вазопрессин) могут быть определены классическими методиками с окрашиванием срезов хромовым гематоксилином с флюксином и альдегидфуксином. Читают эти срезы с помощью цитофотометрии и сопоставляют с биологическим тестированием гормонов.
Глава 2.
Гормоны и механизм их действия
Щитовидная железа
Щитовидная железа – самая крупная железа внутренней секреции. Это непарный орган, который располагается в переднем отделе шеи, спереди и сбоку дыхательного горла. Она имеет форму в виде подковы, вогнутостью обращенной кзади. Состоит щитовидная железа из двух боковых долей – правой и левой (возможно, неодинаковой величины) и перешейка, соединяющего эти доли. Часто от перешейка отходит кверху пирамидальный отросток.
Щитовидная железа покрыта двумя соединительно-тканными сумками-капсулами. С помощью соединительнотканных пучков железа фиксируется к перстневидному хрящу, трахее, близлежащим мышцам.
Боковыми поверхностями щитовидная железа прилегает к сосудисто-нервному пучку шеи, нижняя часть прилегает к дыхательному горлу. Задняя поверхность железы прилегает к трахее, пищеводу, перстневидному и щитовидному хрящам.
Вес щитовидной железы составляет от 30 до 60 г. Продольный разрез одной доли около 6 см, поперечный – 4 см, толщина – 2 см.
Щитовидная железа в силу своей физиологии накапливает йод в организме человека и вырабатывает йодсодержащий гормон, играющий важную роль в жизнедеятельности организма.
Йодсодержащий гормон щитовидной железы существует в 3 состояниях:
1) в виде белка тиреоглобулина;
2) в виде тироксина – гормона, циркулирующего в крови;
3) в виде трийодтиронина, который является действующим началом щитовидной железы, осуществляющим ее специфическое воздействие на ткани.
В крови гормон тироксин преобладает над другими гормонами. Наиболее прочно связывается с белками плазмы гормон тироксин, трийодтиронин с ними связан рыхло (непрочно). Зато трийодтиронин воздействует на железы внутренней секреции сильнее тироксина в 5 – 6 раз. Считается, что трийодтиронин является основным действующим началом щитовидной железы. Чтобы тироксин действовал так же эффективно, он должен превратиться в трийодтиронин, а для этого от него должен отщепиться атом йода.
Щитовидная железа прекращает выработку гормонов в анаэробной среде и при отравлении железы цианистым калием.
В горной местности встречается такое заболевание щитовидной железы, как эндемический зоб. После удаления опухоли железы кожа у больного становится сухой, утолщается, подкожная жировая клетчатка пропитывается слизеобразным содержимым, тормозится умственная способность, развивается общая слабость, понижается обмен веществ, развивается микседема – слизистый отек. У детей может развиваться кретинизм – глубокое нарушение функции мозга.
Гормон, вырабатываемый щитовидной железой, проявляет свое действие в двух направлениях:
1) влияет на уровень и интенсивность обмена веществ;
2) регулирует развитие и рост ребенка.
Тироксин, влияя на обмен веществ, вызывает увеличение основного обмена даже при введении однократной дозы в течение нескольких недель.
Советские исследователи при удалении щитовидной железы в качестве заместительной терапии использовали метилтиоурацил.
При уменьшении или выпадении функции щитовидной железы всегда снижаются показатели основного обмена до 25 – 40%, и, наоборот, при повышении выработки гормона щитовидной железы повышается основной обмен.
Формообразующая направленность тироксина выявлена на личинках амфибий. Личинки одного из видов, метаморфоз которых в природе длится 2 – 3 года, под действием гормона щитовидной железы через 3 недели становятся половозрелыми лягушками. Если же у головастика удаляется щитовидная железа, то он усиленно растет, достигает больших размеров, навсегда сохраняя личиночную форму.
Гормон щитовидной железы активно участвует в росте, формообразовании и эмбриогенезе человека и животного мира.
Если у плода, который находится в утробе матери, погибает щитовидная железа, то развитие плода продолжается за счет нормальной функции щитовидной железы матери, но после рождения у ребенка наблюдается расстройство роста и развития. Наблюдается атипичное развитие скелета, атрофируется мышечная ткань, кожа становится сухой, морщинистой, почти без волосяного покрова. Особенно замедляется развитие центральной нервной системы, психики, гаснет рефлекторная деятельность, развивается кретинизм. Назначение препаратов щитовидной железы начинает выводить ребенка из тяжелого состояния, наблюдается положительный эффект, исчезают признаки тяжелой депрессии и другие патологические симптомы.
Работа щитовидной железы регулируется центральной нервной системой, а также путем рефлекторных воздействий на гипофиз, который в ответ на эти воздействия выделяет специальный тиреотропный гормон, стимулирующий функцию щитовидной железы.
В регуляции функции щитовидной железы большую роль играет соотношение двух гуморальных факторов в крови: йода и тиреотропного гормона, выделяемого аденогипофизом.
Концентрация ионов йода в крови ведет к усилению интенсивности образования гормонов щитовидной железы. Пополняются запасы тиреоглобулина. При недостаточном поступлении йода в организм человека интенсивность обмена веществ снижается, полости фолликулов железы спадаются, разрастается эпителиальная ткань, уплотняется орган, появляются опухолевидные образования, зоб и т. д.
В данной ситуации появляется необходимость мобилизации выработки гормона щитовидной железы и насыщения им кровеносного русла и самой железы. На помощь щитовидной железе приходит гормон гипофиза – тиреотропный гормон. Наполовину спавшиеся фолликулы щитовидной железы заполняются гомогенной коллоидной жидкостью, эпителиальные клетки уплощаются, увеличиваются клетки щитовидной железы, коллоид постепенно переходит в кровь и лимфу. Функция щитовидной железы восстанавливается следующим образом: в коллоидной жидкости железы активизируется протеолитический фермент, расщепляющий тиреоглобулин и переводящий гормон щитовидной железы из депонированного состояния в циркулирующую систему, в которую при этом поступает дополнительная порция йода. Быстро образуется коллоид, и железа постепенно возвращается к нормальному состоянию.
Паращитовидные железы
Паращитовидные (околощитовидные) железы состоят из эпителиальных клеток, поэтому они имеют еще одно название – эпителиальные тельца. Располагаются паращитовидные железы сзади боковых долей щитовидной железы, вблизи крупных кровеносных сосудов, в рыхлой клетчатке.
Это небольшие уплощенные удлиненные образования, гладкие, блестящие, бледно-розового или желтоватого цвета. Их может быть две пары: две верхние и две нижние, а иногда наблюдается от 1 до 7 образований.
Вес одной железы – от 0,05 до 0,09 г. Продольный размер – 3 – 4 мм, толщина – 1,5 – 3 мм.
Из заболеваний паращитовидных желез следует отметить недостаточность их функций. Проявляется оно в виде тетании, которая характеризуется повышенной возбудимостью мышечно-связочного аппарата всех групп мышц. Наблюдаются фибриллярные подергивания мышц, переходящие в длительные судороги. При хроническом течении может наблюдаться деформация зубов, ногтей и волос.
При тетании лабораторный анализ крови показывает недостаточное содержание кальция в крови.
При повышенной функции паращитовидных желез развивается заболевание костей – фиброзный остит, при возникновении которого в крови повышается кальций и резко понижается возбудимость нервной структуры и мышц.
Удаление паращитовидных желез у животных ведет к той же клинической картине, что и у человека, т. е. к тетании и в дальнейшем (через 3 – 6 дней)—к смерти. В крови резко уменьшается количество кальция, появляется беспокойство, пропадает аппетит.
Гормоном паращитовидных желез является паратиреоидин, который быстро разрушается протеолитическими ферментами, а потому вводится только подкожно.
Основное назначение гормона паратиреоидина заключается в поддержании кальция крови на постоянном уровне.
Животные с удаленными паращитовидными железами при назначении им больших доз кальция могут жить неопределенно долгое время и без гормона, но кальций при этом должен вводиться внутривенно.
Причина, ведущая к значительному снижению кальция в крови, всегда ведет и к развитию тетании. Кальций крови необходим для поддержания сердечного автоматизма, проведения возбуждения в синаптических образованиях, поддержания нормальной возбудимости, свертывания крови и образования костей.
Костная система в значительной степени определяет уровень кальция в крови. Костная ткань состоит из воды (25%), органических веществ (30%) и минералов (45%). Кальций и фосфор, соединяясь, образуют фосфорнокислый кальций, который составляет 85% неорганических соединений кости. Кости содержат 99% кальция тела человека и являются основным кальциевым депо. Пополняются эти запасы путем минерализации органического материала кости, за счет остеобластов, хондробластов и периоста.
При усиленном костеобразовании (в период роста, при беременности и образовании скелета плода) кальциевый баланс должен быть положительным, т. е. кальция должно выделяться меньше, чем всасываться.
При недостаточном количестве кальция в пище, гиповитаминозе D, гиперфункции паращитовидной железы кальциевый баланс оказывается отрицательным. При этом избыток выделения кальция над его всасыванием возникает за счет кальция, отдаваемого скелетом.
Регуляция кальция в крови осуществляется паратиреоидином.
Повышенная выработка гормона паращитовидной железой приводит к декальцинации костей (потере кальция костной тканью).
Надпочечники
Надпочечники (надпочечные железы)—парный орган, который располагается на верхних полюсах почек на уровне XI – XII грудных позвонков, в забрюшинной клетчатке.
Правая почка несколько выше левой, поэтому выше и правый надпочечник, который верхним полюсом касается нижней полой вены, а телом – печени.
Левый надпочечник касается входного отдела желудка, селезенки, поджелудочной железы.
Оба надпочечника основанием располагаются на верхних полюсах почек.
Вес одной железы у взрослых людей составляет примерно 11 – 18 г, у детей – 6 г. Продольный размер надпочечной железы – 6 см, поперечный – 3 см, толщина – до 1 см.
Состоит надпочечник из двух слоев – наружного (коркового) и внутреннего (мозгового), функции которых различны.
Корковое вещество более толстое, состоит из железистой и соединительной ткани. Мозговое вещество включает в себя хромаффинные клетки и симпатические нервные клетки.
Корковое вещество и мозговое вещество анатомически представляют единый орган, а функционально – две самостоятельные железы внутренней секреции.
Кора надпочечников состоит из клеток трех видов, содержащих холестерин, аскорбиновую кислоту и клеточные включения. Ткань коры надпочечников при усиленной нагрузке резко увеличивается в объеме, при снижении функции железы – уменьшается.
В коре надпочечников найдено около 30 кристаллических веществ со сложным физиологическим эффектом. Их назвали кортикоидами.
После удаления надпочечника происходят усиленная реабсорбция калия и уменьшение натрия. В организме нарушается ионное равновесие жизненно важных веществ. Однако это нарушение можно компенсировать пищей, богатой калием и натрием, или введением этих веществ в кровь.
Назначается натриево-калиевая диета, и симптомы адреналэктомии либо исчезают, либо проявляются незначительно.
Нарушение ионного равновесия натрия и калия при несвоевременной диагностике может привести к расстройству функций системы пищеварения, сердечно-сосудистой системы и терморегуляции. Появляются симптомы почечной недостаточности.
При пониженной функции коры надпочечников нарушается не только реабсорбция натрия и калия, но и способность почек выводить жидкость из организма. Также нарушается углеводный обмен, нарастает мышечная слабость, резко снижается защитная функция организма.
Кора надпочечников вырабатывает жизненно важные гормоны. При недостатке этих гормонов падает артериальное давление, учащается пульс, отмечается аритмия. Прогрессирующе падает уровень сахара в крови, нарастает остаточный азот, уменьшается диурез (вплоть до полной анурии). К этому времени кислотность крови сдвигается в сторону ацидоза, концентрация калия увеличивается, а натрия – уменьшается, температура тела становится ниже 34 °С, нарушаются все главные физиологические функции.
Подобная симптоматика наблюдается у человека при аддисоновой болезни.
Мозговое вещество надпочечников образовано хромофильной тканью. Многочисленные волокна симпатического нерва проникают в мозговое вещество, их окончания вступают в контакт с хромофильными клетками. При этом симпатический путь от спинного мозга к надпочечнику не двухнейронный, как обычно, а однонейронный.
Располагается мозговое вещество надпочечников под корковым слоем надпочечников. Если у животного будет удалено мозговое вещество обоих надпочечников, но останется нетронутым корковое вещество, то животное вполне спокойно перенесет операцию и будет продолжать жить.
Хромофильная ткань мозгового вещества надпочечника вырабатывает гормоны – адреналин и норадреналин.
Адреналин учащает пульс и увеличивает силу сердечных сокращений, сужает мелкие артерии, кроме сосудов сердца, и повышает артериальное давление. Он расслабляет мышцы пищеварительного тракта, бронхов, желчного пузыря и желчных протоков, а также сфинктер мочевого пузыря, расширяет зрачок, восстанавливает функцию скелетных мышц. Введение адреналина повышает основной обмен и выработку слюны, усиливает окислительные процессы в печени.
Норадреналин имеет меньший диапазон действия. Он почти не влияет на углеводный обмен и окислительные процессы. Он действует на мышечные слои сосудистой стенки. Отличие от адреналина заключается в том, что у норадреналина отсутствует метильная группа у атома азота. Воздействует он преимущественно на β-адренорецепторы и сильнее, чем адреналин, сужает кровеносные сосуды, меньше стимулирует сердце, бронхи и др. Норадреналин возбуждает центральную нервную систему.
Применяется норадреналин при остром снижении артериального давления, связанном с травмой, отравлением, внутренним кровотечением. Вводят его внутривенно капельно в 5%-ном растворе глюкозы.
При раздражении рецепторов секреторного нерва n. Splachnicus повышается выработка гормонов, в железе усиливается газообмен.
Выработка норадреналина связана с рефлексом, регулирующим уровень артериального давления.
Вилочковая железа
Вилочковая железа – непарный орган. Наибольших размеров достигает у новорожденных и у детей до 2 лет. В дальнейшем она постепенно уменьшается и замещается жировыми клетками и соединительной тканью.
Вилочковая железа располагается в верхнем отделе переднего средостения. Ее вес – от 20 до 30 г, продольный размер – до 5 см, поперечный – 2 – 3 см, толщина – 0,8 – 1,0 см. Железа мягкая на ощупь, серовато-розового цвета. Она хорошо кровоснабжается, имеет развитую лимфатическую систему.
Функция вилочковой железы заключается в выработке Т-лимфоцитов и гуморального фактора.
Вилочковая железа принимает участие в формировании и поддержании иммунной системы в организме человека. Удаление железы в эксперименте у животных ведет к его истощению – вастинг-синдрому, выпадению шерсти, атрофическим изменениям в организме, снижению иммунитета, развитию воспалительных процессов; особенно страдает Т-система иммунитета, уменьшается количество лимфоцитов. Потом начинает изменяться и В-система иммунитета.
Вилочковая железа является основным органом в формировании иммуногенеза. Под влиянием вилочковой железы образуется система Т-лимфоцитов (тимусзависимых, тимус-происходящих), формирующих реакции клеточного иммунитета, а В-лимфоциты (тимус-независимые), происходящие из лимфоидной ткани, связанные либо с кишечником, либо с костным мозгом, участвуют в реакциях гуморального иммунитета (антителообразовании). Т-лимфоциты развиваются из стволовой кроветворной клетки костного мозга, приобретая свойства иммунокомпетентной клетки.
Лимфатические узлы и селезенка являются периферическими органами иммунной системы.
В вилочковой железе имеется 4 структурные зоны, в которых происходит образование Т-лимфоцитов:
1) наружный субкапсулярный кортикальный слой коркового вещества, где формируются большие лимфоидные клетки и образуются новые лимфоциты;
2) внутренний кортикальный слой, в который мигрируют вновь образовавшиеся тимоциты;
3) собственно мозговой слой;
4) участки периваскулярной соединительной ткани, окружающие крупные сосуды мозгового слоя.
Образовавшиеся в вилочковой железе Т-лимфоциты поступают в лимфу и кровь и оседают в лимфатических узлах и селезенке.
Активный лимфоцитопоэз наблюдается у плода в конце внутриутробного развития и у ребенка в первые годы после его рождения, т. е. в период формирования иммуногенеза.
Выявлена взаимосвязь между активностью коры надпочечников и выработкой лимфоцитов вилочковой железой. Гормоны коры надпочечников сдерживают развитие Т-лимфоцитов в вилочковой железе. В то же время вилочковая железа оказывает влияние на развитие коры надпочечников. Она представляет собой орган, продуцирующий иммунокомпетентные Т-лимфоциты, осуществляющие важные иммунологические функции.
Вилочковая железа участвует в контроле за нейромышечной передачей, углеводным обменом, обменом кальция, взаимодействует с гормонами гипофиза, щитовидной железы, надпочечников и др. Обращают внимание не только на их взаимодействие, но и на антагонизм. Понижение иммунитета в организме человека нередко влечет за собой развитие опухолевых образований. По этой причине омолаживаются опухолевые заболеваний у детей и подростков. Эти факты послужили основанием для выдвижения иммунологической теории старения.
Заболевания вилочковой железы можно объединить в 3 основные группы:
1) заболевания с аплазией вилочковой железы;
2) заболевания с дисплазией вилочковой железы;
3) опухоли вилочковой железы.
Заболевания с врожденным отсутствием вилочковой железы – это первичная ее аплазия. Такие находки встречаются у детей с врожденными заболеваниями, объединенными в группы иммунодефицитных. Чаще всего встречается аплазия вилочковой железы и околощитовидных желез.
Признаками данной аномалии являются:
1) судороги, угнетение реакций, опосредуемых тимусзависимыми лимфоцитами. На антигенные раздражения реагирует только лимфоидная ткань В-системы;
2) аутосомальная рецессивная аплазия вилочковой железы с лимфопенией, т. е. железа отсутствует полностью, а также резко снижена реактивность Т-лимфоцитов;
3) аутосомальная рецессивная комбинированная иммунологическая недостаточность. Лимфопеническая агаммаглобулинемия, аплазия вилочковой железы в сочетании с гипоплазией всей лимфоидной ткани. В данном случае угнетается реакция не только клеточного иммунитета, но и дефицит гуморального иммунитета. Обычно такие дети погибают на первом году жизни;
4) иммунологическая недостаточность с атаксией и телеангиоэктазией (заболевание наследственное). На первый план выступает симптом мозжечковой атаксии, телеангиоэктазии и дисгаммаглобулинемии. Вилочковая железа отсутствует. Часто развиваются лимфосаркома или лимфогранулематоз.
Лечение – трансплантация вилочковой железы с костным мозгом.
Заболевания с дисплазией вилочковой железы относятся к группе аутоиммунных болезней. К этой группе можно отнести злокачественную миастению, системную красную волчанку, аутоиммунную гемолитическую анемию, ревматоидный артрит, болезнь Хосимото и др. В вилочковой железе развиваются атипичные структуры: инфильтрация мозгового слоя лимфоцитами и плазматическими клетками, появление зародышевых центров, а также появление в мозговом слое клеток эпителия. Симптомы – аутоиммунные заболевания.
Опухоли вилочковой железы – тимомы. Эти опухоли могут наблюдаться в любом возрасте. Чаще всего тимомы относятся к лимфо-эпителиомам. Они не метастазируют.
Злокачественная тимома – лимфосаркома. Эти опухоли метастазируют в лимфатические узлы и отдаленные органы.
Доброкачественные тимомы протекают без каких-либо симптомов. Они обнаруживаются во время планового обследования пациента, на рентгенологических снимках. При больших опухолях появляются чувство стеснения за грудиной, одышка, набухание вен шеи, синюшность и одутловатость лица.
Дифференциальный диагноз проводится с опухолями щитовидной железы (загрудинный зоб), лимфатических узлов, клетчатки средостения и др.
Лечение опухолей оперативное. Показаниями к оперативным вмешательствам на вилочковой железе являются опухоли, подлежащие удалению, тимэктомия и трансплантация вилочковой железы.
Все злокачественные новообразования, а также опухоли, сдавливающие соседние органы, подлежат оперативному лечению.
Тимэктомия – операция удаления вилочковой железы. Ее производят как при доброкачественных, так и при злокачественных опухолях, кисте вилочковой железы и миастении. По показаниям железу удаляют при апластической анемии, рассеянном склерозе, лимфогранулематозе, злокачественной гипертензии у молодых людей, при трансплантации органов и тканей.
Тимэктомия противопоказана при первичной и вторичной иммунологической недостаточности, при хронических заболеваниях легких у детей, сахарном диабете, при декомпенсированных заболеваниях системы кровообращения, печени и почек.
Пересадка вилочковой железы показана при врожденных иммунодефицитах с поражением Т-системы, а также при заболеваниях с дефицитом тимусзависимой системы (например, кожно-слизистом кандидомикозе). Действенность пересаженной вилочковой железы связана с выработкой гуморального фактора и Т-лимфоцитов. Донор и реципиент должны подбираться по антигенам совместимости.
Пересадка возможна в виде фрагментов и в виде цельного органа. В качестве материала для пересадки используют мертворожденных детей.
Хромаффинные органы (параганглии)
Хромаффинные органы – образования, генетически связанные с симпатическими узлами, поэтому их называют еще околоузлиями (или параганглиями). Окрашенные солями хрома, они приобретают желтый или темно-коричневый цвет. Такого же цвета клетки мозгового вещества надпочечников, вырабатывающие гормон адреналин. Хромаффинная ткань всегда связана с вегетативной нервной системой.
Среди хромаффинных образований одни относятся к симпатическим параганглиям, другие – к парасимпатическим.
Различают межсонный, надсердечный и поясничный параганглии.
Межсонный параганглий (сонный клубок)—парное образование (правый и левый) веретенообразной формы, серовато-розового цвета, длиной 5 – 8 мм, шириной 1,5 – 5 мм, толщиной до 1,5 мм.
Этот параганглий располагается у основания деления общей сонной артерии на внутренней и наружной сонных артериях. Со стенками артерий они связаны соединительной тканью.
Параганглии – железы эндокринной системы, вырабатывающие катехоламины и являющиеся добавочными образованиями нервной системы, осуществляющими хеморецепторную функцию. Их клетки «осаждают» соли хромовой кислоты, отсюда и название – хромаффинные.
Самый крупный параганглий – мозговое вещество надпочечника и поясничный аортальный параганглий. Имеются параганглии маленьких размеров: каротидный гломус – на месте деления общей сонной артерии, надсердечный – между легочным стволом и восходящей аортой, гортанный, барабанный и др.
Половые железы
Мужские семенные железы (яички) и женские половые железы (яичники) относятся к железам внутренней секреции.
Половые железы у мужчин и у женщин в организме реализуют двойную функцию. В них проходят овогенез и сперматогенез, в результате которых развиваются зрелые половые яйцеклетки и сперматозоиды.
Половые гормоны не только регулируют функцию полового аппарата, но и воздействуют на весь организм в целом.
Женская половая железа – яичник – это парный орган, связанный с маткой яйцеводами (фаллопиевыми трубами). Эндокринная функция яичника начинает работать в период полового созревания (12 – 14 лет). В крови появляются гормоны яичника (фолликулярный гормон), начинают развиваться вторичные половые признаки с последующим периодом половой зрелости.
Фолликулярный гормон (фолликулин) заполняет полость пузырька вместе с жидкостью. Яйцеклетка выступает над поверхностью яичника, и происходит его разрыв. Яйцеклетка вместе с жидкостью направляется в отверстие яйцевода, и происходит овуляция.
Затем созревает желтое тело, выделяющее в кровь гормон прогестерон. Если беременность не наступает, то желтое тело рассасывается, каждые 28 (±7) дней идет кровотечение, продолжается менструальный цикл. Через 30 – 40 лет цикл становится неправильным, затем прекращается. Наступает менопауза.
Если же беременность состоялась, то менструальный цикл прекращается до завершения беременности родами.
Молочные железы увеличиваются в объеме и становятся более плотными. Увеличивается и матка. Прогестерон, пока существует желтое тело, готовит слизистую оболочку матки для имплантации оплодотворенного яйца. Желтое тело не рассасывается до завершения беременности. Процесс созревания фолликулов прекращается.
Во время беременности полость матки увеличивается в 2000 – 3000 раз. В конце беременности она составляет 7000 мл.
Мужская половая железа (семенник, тестикул, яичко)—парный орган, состоящий из семенных канальцев, окруженных соединительной тканью с кровеносными сосудами и нервами. В канальцах находятся клетки сперматозоидов. В семенниках находятся межуточные клетки, которые и являются эндокринными железами яичка. Они вырабатывают мужской половой гормон – тестостерон.
Женский (фолликулин) и мужской (тестостерон) гормоны являются достаточно близкими друг к другу по химическому строению. Производным тестостерона является андростерон, выводимый из организма с мочой. Этот феномен наблюдается в период половой зрелости. В старости эндокринная активность тестикулов ослабевает.
На функцию семенников и яичников оказывают влияние гормоны гипофиза. Удаление гипофиза ведет к атрофии семенников и прекращению их функции.
Фолликулостимулирующий гормон гипофиза усиливает сперматогенез и образование зрелых сперматозоидов.
Лютеинизирующий гормон гипофиза стимулирует секрецию межуточных клеток стромы мужских половых желез, производящих тестостерон.
Сперматозоиды находятся в жидкости придатков яичка, семенных пузырьков и предстательной железы. Они содержат фермент гиалуронидазу, которая создает условия для оплодотворения яйца.
Нижний придаток мозга (гипофиз)
Нижний придаток мозга (гипофиз)—образование удлиненно-округлой формы в соединительнотканной оболочке. Гипофиз находится в турецком седле черепа. Снаружи он покрыт твердой мозговой оболочкой. С помощью воронки гипофиз связан с серым бугром головного мозга.
Функционально гипофиз можно разделить на две доли: невральную и железистую.
Невральная доля – нейрогипофиз – в свой состав включает медиальное возвышение серого бугра, переходящее в стебель воронки.
Железистая доля – аденогипофиз. Основная масса аденогипофиза представлена дистальной частью железистой доли.
Гормоны гипофиза вырабатываются α-клетками и β-клетками и влияют на рост, лактацию, сокращение матки, тонус кровеносных сосудов и диурез.
Заболевания гипофиза с гиперфункцией железы ведут к усилению роста. Может развиться гигантизм. При гипофункции гипофиза (что встречается чаще) наблюдается акромегалия.
Гипофункция гипофиза останавливает рост тела, кроме дистальных частей.
Гипофизарный карлик отличается от тиреоидного карлика-кретина тем, что у первого правильные пропорции тела и функции мозга.
При гипофункции гипофиза нарушается водный обмен, что приводит к развитию несахарного диабета. Человек за одни сутки может выделять до 20 л воды. Остановить это можно введением экстракта задней доли гипофиза, т. е. нейрогипофиза. Вытяжка из нейрогипофиза, введенная в кровь, вызывает сокращение матки, повышает артериальное давление, уменьшает диурез. К этим вытяжкам относятся вазопрессин, окситоцин, антидиуретический гормон.
Аденогипофиз вырабатывает 6 гормонов. Два из них (пролактин и гормон роста) воздействуют на органы и ткани, четыре других (фолликулостимулирующий, лютеинизирующий, тиреотропный и кортикотропный) не влияют на функции основных органов и систем. Но они оказывают мощное воздействие на все стороны жизнедеятельности человека. Через них идет рефлекторный контроль секреции половых, кортикоидных и тироксинных гормонов.
Гонадотропные гормоны относятся к группе гликопротеидов. Остальные гормоны аденогипофиза представляют собой простые белки.
Гормоном роста (соматотропный гормон) является глобулин. Его можно обнаружить в крови методом электрофореза.
К росту и развитию организма человека имеют отношение не только соматотропный гормон, но и тироксин, кортикоиды, инсулин, половые гормоны, которые влияют на обмен веществ.
Гипофиз обладает секреторной иннервацией и легко вступает в рефлекторные реакции.
Вырабатывая «тройные» гормоны, гипофиз является посредником между внешней средой и эндокринными железами. Он обеспечивает гуморальную передачу рефлекторных влияний на половые железы, надпочечник и щитовидную железу.
Верхний придаток мозга
Верхний придаток мозга (эпифиз, шишковидная железа, шишковидное тело) представляет собой непарную железу треугольноовальной формы. Верхушкой она направлена кзади, основанием – кпереди. Размещается под мозолистым телом мозга.
Продольный размер железы – 1,0 – 1,2 см, поперечный – 0,5 – 0,8 см, толщина – 0,5 – 0,6 см, вес – 0,25 г.
Паренхима эпифиза состоит из долек, разделенных перегородками соединительной ткани.
Эпифиз – железа внутренней секреции, участвующая в поддержании гомеостаза, роста, полового созревания. Обеспечивает взаимосвязь внутренней среды организма и окружающей среды. Он регулирует суточные биологические ритмы и приспособляемость к условиям освещенности. Является секреторным органом.
В эпифизе вырабатываются биологически активные вещества (серотонин, мелатонин, норадреналин, гистамин и др.), а также пептиды (аргинин-вазотоцин, люлиберин, тиролиберин и др.).
Эпифиз действует как эндокринный нейропередатчик по принципу «нервный импульс – выброс гормона». Специфическим раздражителем для него является световой импульс. Освещение тормозит превращение серотонина в мелатонин и способствует его накоплению в эпифизе.
Роль эпифиза как нейроэндокринного трансдуктора и регулятора циклических процессов в системе «гипоталамус – гипофиз – гонады» особенно существенна для женщин. Причем функция эпифиза меняется в зависимости от фаз менструального цикла.
Функцию шишковидной железы исследуют биологическим тестированием, основанным на способности мелатонина просветлять меланофоры амфибий. Определение мелатонина в моче производят с помощью флюриметра, а в плазме крови и цереброспинальной жидкости – радиоиммунологическим методом.
Для диагностики патологии шишковидного тела применяют рентгенографию, компьютерную томографию черепа, электроэнцефалографию, церебральную ангиографию, пневмоэнцефалографию, вентрикулографию и др.
Отсутствие шишковидного тела (апинеализм) клинически никак не проявляется, так как недостающие вещества, вырабатываемые им, компенсируют другие эндокринные железы: гипоталамус, гипофиз, надпочечники и другие органы эндокринной системы.
Для компенсации функциональных нарушений эпифиза применяют витамины В2, В6 и др. Препараты эпифиза находятся на стадии изучения, и лишь мексамин, обладающий радиопротекторной активностью при лучевой болезни, широко применяется в терапевтической практике.
Поджелудочная железа
Поджелудочная железа – орган смешанной секреции – внешнесекреторной (экзокринной) и внутрисекреторной (эндокринной).
Паренхима железы состоит из альвеол, имеющих выводные протоки, и островков – железистых образований внутренней секреции. Островки разбросаны по всей поджелудочной железе, но основное скопление островков находится в хвостовом отделе. Выводных протоков, как и у всех эндокринных органов, они не имеют. В ткани железы островки видны в виде желтоватых включений. Состоят островки из эпителиальных клеток, окруженных соединительной тканью с густой сетью кровеносных капилляров и нервных сплетений.
Клетки островков вырабатывают гормон инсулин, поступающий в кровь.
Каждый островок Лангерганса образован группой секреторных клеток – инсулоцитов. Существует 4 типа островковых клеток: β-клетки вырабатывают инсулин; α-клетки вырабатывают глюкагон; δ-клетки вырабатывают соматостатин; РР-клетки вырабатывают панкреатический полипептид.
Значение инсулина в организме человека заключается в регуляции углеводного обмена и поддержании определенного уровня глюкозы крови путем ее снижения. Глюкагон же увеличивает концентрацию глюкозы в крови. Он влияет на метаболические процессы в организме. Соматостатин замедляет освобождение гастрина, инсулина и глюкагона, секрецию соляной кислоты желудком и поступление ионов кальция в клетки островков Лангерганса. Регуляция функций поджелудочной железы осуществляется несколькими механизмами:
1) интрацеллюлярным;
2) нервным;
3) гормональным.
Различают 3 фазы секреции панкреатического сока: сложнорефлекторную, желудочную и кишечную. Условно-рефлекторными раздражителями секреции являются вид пищи, ее запах; безусловно-рефлекторными – жевание, вкус, глотание и т. д. Сок поджелудочной железы поступает в двенадцатиперстную кишку через 1 – 2 мин после приема пищи. Центр, регулирующий выработку сока поджелудочной железы, находится в продолговатом мозге. Раздражение ядер передней и промежуточной областей гипоталамуса стимулирует секрецию поджелудочной железы, а раздражение задней доли гипоталамуса уменьшает секрецию.
Пищевой комок, попадая в желудок, раздражает его рецепторную систему, усиливает выделение воды и ферментов поджелудочной железой. Продвигаясь далее к привратнику, желудок начинает вырабатывать фермент гастрин. В кишечной фазе наблюдается выработка двух кишечных гормонов – секретина и холецистокинина. Кислотность в тонкой кишке становится нейтральной.
Секреторную функцию поджелудочной железы стимулируют гормоны гипофиза щитовидной железы, паращитовидных желез, надпочечников и других, а также дофамин, кальций, магний, соли желчных кислот, жиры, белки, продукты их распада, гастрин, простагландин Е и др. К ингибиторам же относятся кальцитонин, вазопрессин, адреналин и норадреналин, внутривенно введенная глюкоза.
Голодание ведет к снижению объема сока поджелудочной железы и повышению в нем ферментов.
Больше всего сока желудочной железы выделяется на хлеб, меньше – на мясо, еще меньше – на молоко.
При сахарном диабете наблюдаются гомогенизация и уплотнение островков Лангерганса.
Заболевания поджелудочной железы иногда сопровождаются поражением островков Лангерганса, что может вести к развитию вторичного диабета. При аденоме островков наблюдается синдром гиперинсулинизма, сопровождающийся симптомами гипогликемии.
Глава 3.
Гормональная регуляция обмена веществ
Обмен веществ и энергий – это способ существования белковых тел. Он предполагает прием из внешней среды продуктов питания, их сложную обработку для получения энергии на выполнение функций в организме и во внешней среде и для выработки строительного материала взамен отмерших клеток и тканей. Все это происходит под влиянием ферментативных клеточных систем и гормонов эндокринной системы.
Белки, жиры, углеводы, требующиеся для создания новых клеток, их органов, межклеточного вещества, строятся из питательных веществ, которые поступают в клетку в результате пластического обмена (это совокупность реакций соединения, идущих с поглощением энергии в организме человека), противоположностью которому является энергетический обмен (совокупность реакций разложения, идущих с выделением энергии).
В процессе распада и синтеза органических соединений образуются ядовитые продукты. Для их нейтрализации в организме проходят реакции разрушения и связывания, образования неядовитых веществ, не имеющих ни энергетического, ни пластического значения.
Изучением обмена веществ занимаются такие науки, как физиология человека и биохимия.
Организм человека из внешней среды получает продукты, содержащие углеводы (в виде полисахаридов), жиры (в виде эфиров жирных кислот и глицерина), а также белки – высокомолекулярные агрегаты, состоящие из соединения основных структурных единиц, аминокислот. Энергетический обмен заключается в разложении этих веществ и выработке энергии для внутриклеточных работ. Это происходит в 2 этапа. На первом этапе пищевые продукты разлагаются в желудочно-кишечном тракте по типу гидролиза. На втором этапе разрушаются внутримолекулярные связи в основных структурных единицах пищевых веществ. Глюкоза и жиры распадаются до углекислоты и воды; аминокислоты отщепляют группу NH2 и далее превращаются в углекислоту и воду; т. е. происходит расщепление молекул (десмолиз). Большое количество энергии освобождается для дальнейшей организации работ.
Десмолитические и синтетические процессы формируют новые высокомолекулярные соединения, которые откладываются «про запас» в протоплазме клеток. Депонированные вещества могут использоваться по мере необходимости (между приемами пищи, при голодании, повышенных физических или умственных нагрузках).
Совместные десмолитические и синтетические процессы интерпретируются как интермедиарный (промежуточный) тканевый обмен.
За счет углеводного обмена происходит освобождение энергии, необходимой для внутриклеточной работы. Белки и жиры как энергетический материал используются частично. Большая часть этих веществ превращается в углеводы, которые в виде глюкозы циркулируют в крови, а их излишки – в виде полисахарида, отложившегося в печени или в мышцах.
Углеводный обмен
Это сложный процесс. Крахмал пищи в кишечнике разлагается до моносахарида глюкозы и всасывается в кровь, где подвергается обратному синтезу в полисахарид гликоген. По мере необходимости гликоген поступает в кровь, которая разносит его к местам потребления. Но этот процесс является не единственным источником глюкозы. Продукты гидролиза белков и жиров также могут частично превращаться в печени в гликоген.
Итак, углеводный обмен в организме человека проходит несколько этапов:
1) гидролитический распад полисахаридов пищи в системе пищеварения до стадии моносахаридов;
2) транспорт кровью в виде глюкозы;
3) гликогенобразовательный процесс в печени и мышцах (гликогенез);
4) образование гликогена в печени из белков и жиров (гликогенез);
5) гликогенолитический процесс в печени, освобождающий депонированный гликоген в глюкозу и направляющий ее в кровь (гликогенолиз);
6) процесс распада углеводов в тканях с освобождением энергии (гликолиз).
Регуляция углеводного обмена производится путем воздействия ферментов и гормонов на все его звенья. Этот процесс регулируется центральной нервной системой.
Жировой обмен
Жиры пищи всасываются в кишечнике лимфатическими сосудами в виде нейтрального жира. Затем они через грудной лимфатический проток направляются в кровь. В тканях жир окисляется до СO2 и Н2O, освобождая энергию для внутриклеточных процессов. У человека с избыточным весом «про запас» жир откладывается в подкожной жировой клетчатке и на брюшине. Эти жиры являются запасным пищевым продуктом (депо), они используются при голодании. Жир поступает в кровь, где превращается в гликоген, далее – в клетки и ткани, где подвергается энергетическому распаду.
Пополнение жира осуществляется не только за счет принимаемой жирной пищи, но и за счет излишка углеводов, которые в виде гликогена поступают в печень и ткани (мышцы), а небольшая их часть превращается в жир и откладывается в жировых местах в качестве резерва для питания.
По данным некоторых авторов, в жир превращаются также и белки по следующей цепочке: белки – гликоген – жир. Но это возможно только при большом поступлении белков в организм человека.
Метаболические превращения, которым подвергается жир, бывают 3 видов.
1. Жир может подвергаться непосредственному окислению, освобождая энергию для тканевого процесса.
2. Жир может превращаться в гликоген и использоваться тканями, проходя все стадии углеводного обмена.
3. Жир служит исходным материалом для ряда важных пластических синтезов и образует ряд сложных комплексов, относящихся к группе липоидов, которые входят в структуру протоплазмы.
Белковый обмен
Белки переваренной пищи, всосавшись в кровь в виде аминокислоты, доставляются к тканям организма. Дальнейшие превращения идут путем внутриклеточной перестройки продуктов пищеварительного гидролиза белков под влиянием гормонов и тканевых ферментов. Белки в основном выполняют пластическую роль. Неиспользованные белки, так же как жиры и углеводы, расходуются как энергетический материал.
Аминокислоты, осевшие в печени, подвергаются дезаминированию, от азотистого комплекса отщепляется молекула аммиака, из которой в печени синтезируется мочевина. Безазотистый остаток молекулы аминокислоты превращается в глюкозу и встает на путь углеводного обмена. Часть аминокислот печени вновь превращается в белок плазмы крови, а аминокислоты, осевшие в тканях, расходуются в качестве пластического материала клеток и тканей. Небольшая часть аминокислот расходуется на получение энергии.
Основной обмен
Энергия, освобождающаяся человеком при гликолизе, служит для проявлений жизнедеятельности организма, которые можно разделить на 2 категории. К первой категории относится состояние полного мышечного покоя. Энергия, освобождаемая организмом при полном мышечном покое, называется основным обменом. К другой категории относится энергия, затраченная на производство внешних работ, которая носит название «рабочий обмен организма».
Существует методика определения основного обмена: пациент принимает пищу за 12 ч до проведения процедуры. Его укладывают в постель и предлагают расслабить все группы мышц. После 30 мин полного покоя пациента подключают к дыхательному аппарату, по данным которого определяют газообмен и вычисляют величину основного энергетического обмена (количество килокалорий на 1 кг массы тела). При этих условиях освобождаемая энергия расходуется на работу сердца, центральной нервной системы, желез внутренней секреции, на функцию дыхательных мышц, на поддержание температуры тела не ниже 37 °С и химических процессов в органах и тканях.
В абсолютных величинах основной обмен взрослого человека колеблется у мужчин от 1000 до 2000 ккал в сутки (например, величина основного обмена у мужчины весом 70 кг составляет около 1700 ккал в сутки (1 ккал на 1 кг веса в 1 ч), у женщин – от 1000 до 1700 ккал.
Средняя нормальная величина будет составлять около 960 ккал на 1 м2 поверхности тела.
Основной обмен зависит от возраста (чем моложе, тем интенсивнее), пола, веса и др.
Регуляция обмена веществ
Обмен веществ является сложным механизмом взаимоотношений и воздействий функций органов, систем и организма в целом. Стимулы клетки и ткани получают через трофические нервы или через кровь, в которые поступают гормоны, влияющие на тканевой обмен. Но секреция гормонов происходит рефлекторным путем, поэтому и регуляция обмена веществ осуществляется центральной нервной системой. Обмен веществ как основа жизнедеятельности организма человека приспосабливается к постоянно меняющимся условиям внешней среды.
В ходе опытов человеку предлагалось совершать работу по словесному сигналу, и после нескольких сочетаний сам сигнал к работе вызывал повышение обмена веществ. Если же сигнал к мышечной работе перестал подкрепляться, то выработанный условный рефлекс подвергался угасанию.
Кора головного мозга осуществляет регулирующее влияние на обмен веществ через гипоталамическую область и через симпатические нервы.
Влияют на обмен веществ и железы внутренней секреции, особенно щитовидная железа и гипофиз, являясь эффекторами условных и безусловных рефлексов, регулирующих тканевой обмен.
Питание
Основными принципами рационального питания являются разработки пищевого рациона, учитывающие потребность организма человека как в энергетических, так и в пластических пищевых веществах – белках, жирах и углеводах, а также в витаминах и минеральных солях. При этом учитываются процесс обработки пищи в системе пищеварения, чувство насыщения и повышения аппетита. Принимаются во внимание и другие аргументы: усвояемость пищи, ее воздействие на секреторную и двигательную системы желудка и кишечника, а также усвояемость белков, жиров и углеводов. Чем больше эта разница, тем больше всосалось белков, жиров и углеводов в кровь. Животные продукты питания полнее усваиваются в организме, чем растительные продукты. Например, из 18,75 г белка мяса усваивается 18 г, а из 8,68 г белка в 100 г ржаного хлеба усваивается лишь 4 г, т. е. менее половины. Но в пищевых продуктах растительного происхождения содержится больше клетчатки, которая защищает белки от воздействия пищеварительных ферментов. Размолотые зерна усваиваются тем лучше, если мельче помол. Так, при грубом помоле из ржаного хлеба белков усваивается 1/2, а при тонком помоле – 3/4.
Поэтому при оценке пищевой ценности продуктов питания учитываются степень усвояемости (при расчете норм питания) и теплота сгорания.
Клетчатка пищи существенно влияет на двигательную функцию кишечника. Хорошо усвояемая пища формирует небольшое количество каловых масс, слабо раздражается кишечник, нарушается его двигательная функция, возникают запоры. Содержимое кишечника подвергается бактерийному разложению с образованием большого количества газа. Начинается интоксикация организма.
Определенное значение придается вкусу пищи, вызывающей аппетит. Чем лучше аппетит, тем больше сокоотделения и тем лучше происходит перевариваемость пищи. Это имеет особое значение при рациональном питании человека. Необходимо, чтобы пища возбуждала аппетит запахом, видом и вкусом. Пища должна приниматься в один и тот же промежуток времени, т. е. следует соблюдать режим питания.
Пластическая ценность пищи определяется качеством и количеством белков. Жиры и углеводы к этому имеют меньшее отношение. В жир могут превращаться белки и углеводы. В углеводы превращаются белки и жиры.
Жир в организме человека играет двоякую роль. Во-первых, он наиболее богат энергией. Во-вторых, жир является растворителем для некоторых витаминов.
Углеводы, превращаясь в углекислоту и воду, дают энергию для мышечной работы.
Белки покрывают потребности организма в аминокислотах. Они могут быть заменимыми и незаменимыми. Из 22 аминокислот 10 не могут быть синтезированы в организме, они должны поступать с пищей в готовом виде. Остальные 12 аминокислот создаются в клеточном метаболизме из азота пищи.
Белковый минимум определяется качеством белка пищи. Для оценки качества белков введено понятие биологической ценности белка. Животные белки имеют большую биологическую ценность, чем белки растительного происхождения.
Рациональное питание должно быть рассчитано на белковый оптимум. Лишь он создает наилучшие условия для обмена веществ. В суточном рационе белка должно быть не менее 120 г. Кроме того, в пище должно содержаться достаточно витаминов и минеральных солей.
Глава 4.
Регуляция секреции гормонов
Гормон – понятие физиологическое. Одни гормоны имеют сравнительно простое строение, другие, относящиеся к белковым телам,—очень сложную молекулярную структуру.
Железы внутренней секреции являются эффекторами важнейших рефлексов, они регулируют биохимическое взаимодействие между гормонами и клетками в организме человека. Действие гормонов рассматривается как гуморальное звено эффекторного пути рефлекторной деятельности центральной нервной системы. Рефлекторная регуляция самих желез внутренней секреции проводится через вегетативную нервную систему и ее надсегментарные центры, расположенные в области гипоталамуса. Эти субкортикальные центры подчинены кортикальному центру, т. е. коре головного мозга.
К гуморальному звену рефлекса относятся железы внутренней секреции, которые вырабатывают секрет, обладающий чрезвычайной биологической активностью. Вещества, вырабатываемые ими, оказывают действие на обмен веществ, сокращение гладких мышц, выработку секреции другими железами. Их доза – 100 мд/г/1 мл крови (мд – миллионная доля).
Гуморальная регуляция является одним из путей, по которым осуществляются различные рефлексы. Например, болевое раздражение вызывает сосудосуживающий рефлекс – сокращаются гладкие мышцы артериол, уменьшается их русло, повышается артериальное давление.
В этом рефлексе действуют два пути: один – прямой, приводящий к сокращению мышц артериол, другой – сложный, действующий через надпочечники. Выделяемый гормон адреналин поступает в кровь. С кровью он поступает к чувствительным окончаниям артериол и вызывает их сокращение. В данном случае мышцы артериол являются эффектором второго порядка, а эффектором первого порядка – эндокринная железа надпочечника и выработка адреналина. А связь между эффекторами первого и второго порядка, осуществляемая через кровь, расценивается как гуморальное звено рефлекса.
В организме человека проходят и более сложные процессы, когда гуморальные звенья оказываются превращенными в эффектор третьего и даже четвертого порядка. Рефлекторный путь при этом идет через эндокринную железу, которая начинает цепь гуморальных звеньев, участвующих в данном рефлексе. Он характерен для многих вегетативных рефлексов. Соматические рефлексы, двигательные акты скелетной мускулатуры всегда осуществляются по прямым путям.
Принято различать 3 вида рефлексов:
1) эксцероцептивные, начинающиеся с рецепторов, принимающих раздражения из внешней среды;
2) интероцептивные, с рецепторов внутренних органов;
3) проприоцептивные, с рецепторов мышц и сухожилий.
Рефлексы могут быть хеморецептивными, фоторецептивными, барорецептивными, прессорецептивными, которые подразделяются на условные и безусловные.
Центры безусловных рефлексов локализуются в спинном мозге, бульбарных образованиях и в среднем мозге.
Если исполнительная часть рефлекторного центра представлена нейроном, направляющим аксон к скелетной мышце, то его относят к соматическим центробежным путям, а рефлекс носит название соматического. Если же исполнительная часть центра идет через центробежный путь, состоящий из двух нейронов, с гладкомышечным или железистым эффектором, рефлекс называется вегетативным.
Реакция слюнной железы на условный раздражитель, действующий на слизистую желудка, относится к группе интероцептивных условных вегетативных рефлексов.
Основные свойства клеток, тканей и органов, составляющих звенья рефлекторной дуги, проявляются в реакции на раздражения. Раздражителем может быть любой вид энергии (тепловая, механическая, электрическая, световая, звуковая, пищевая и т. д.).
Что касается гормонов, то их поступление в кровь так мало, что их не обнаруживают ни количественные, ни качественные химические анализы, и все же их можно обнаружить с помощью биологических проб. Для этого чаще всего используется моча, с которой выводятся гормоны или их продукты.
Нормальное функционирование организма человека возможно лишь тогда, когда нормально функционируют все органы и системы организма и происходит нормальная регуляция их со стороны центральной нервной системы и гуморальной (гормональной) регуляции. Кроме того, эндокринные органы оказывают влияние друг на друга, а вместе взятые – на обмен веществ.
Например, функция яичников нуждается в циркуляции в крови гормонов аденогипофиза – гонадотропинов, т. е. гонадотропных гормонов.
Половой цикл яичника регулируют 3 гормона передней доли гипофиза:
1) фолликулостимулирующий;
2) лютеинизирующий;
3) лактоген.
Причем взаимодействие этих гормонов очень сложное.
Фолликулостимулирующий гормон способствует созреванию граафова пузырька и секреции фолликулина. При продолжении полового цикла развития начинает выделяться лютеинизирующий гормон. И как только соотношение этих гормонов достигает определенной величины, происходит овуляция, т. е. разрыв граафова пузырька и выхождение яйцеклетки. На месте лопнувшего фолликула под влиянием лютеинизирующего гормона образуется желтое тело, которое под влиянием лактогена вырабатывает прогестерон.
Во второй половине беременности функционирует не только желтое тело, вырабатывающее прогестерон, но и фолликулин – из плаценты. Плацента продуцирует также гонадотропный гормон – пролан, который вызывает усиленный рост желтого тела, а также готовит молочную железу к лактации. Уже на 3-й неделе беременности пролан выделяется в нарастающей дозе.
Прогестерон и фолликулин увеличиваются в крови и моче, особенно во второй половине беременности. Этот признак можно поставить в диагностический ряд как тест на наличие беременности, т. е. гонадотропины активизируют деятельность яичников.
Нормальные роды наступают через 280 дней со дня оплодотворения.
Физиологические механизмы родовой деятельности изучены недостаточно. Они, безусловно, многообразны. Решающее значение имеет гормон нейрогипофиза окситоцин. Он способен вызывать сокращение мышц матки, содержась в очень малых дозировках в крови.
В конце беременности начинается атрофия желтого тела, уменьшается выработка прогестерона, антагонизм гормонов прогестерон – окситоцин переходит с превышением к окситоцину, отсюда и сокращение мышц матки.
Лактация
Молочная железа считается сформированной окончательно в последние недели беременности.
Во время кормления наступает энергичное отделение молока. При сосательных движениях ребенка механически раздражаются рецепторы соска, включаются нервные и гуморальные воздействия на усиление выработки молока.
Молоко содержит все необходимые вещества для пластического и энергетического обмена растущего организма. В составе молока находятся белки: казеин, лактальбумин, лактоглобулин; углеводы: дисахарид лактозы; жиры: молочный жир в виде эмульсии. В нем также содержатся минеральные вещества (кальций, натрий, калий, фосфор и хлорид), витамины.
Как у ребенка, так и у взрослых регуляция секреции гормонов проходит под влиянием нервной системы и гуморальных факторов.
Нарушения функции почек связаны с недостаточностью коры надпочечников. Уменьшаются фильтрация крови, очищение продуктов обмена белка, появляется азотемия, увеличивается количество мочевины. Гормоны коры надпочечников регулируют канальцевые отделы нефрона.
Кортикоиды и антидиуретический фактор гипофиза являются гуморальными стимуляторами функции почек.
Кора надпочечников в сложном взаимодействии с гипофизом и островковым аппаратом поджелудочной железы участвует в регуляции углеводного обмена.
Выраженная мышечная слабость у человека указывает на гипофункцию коры надпочечников и развитие аддисоновой болезни.
Гиперфункция кортикальных гормонов ведет к гипоплазии лимофидной ткани, уменьшению вилочковой железы, уменьшению лимфоцитов и эозинофилов, подавляются регенеративные процессы в лимфоидной ткани.
Гормоны коры надпочечников являются важным фактором сопротивляемости организма человека вредным воздействиям внешней среды.
В процессе клеточной жизнедеятельности постоянно расходуются гормоны коры надпочечников (кортикоиды). Эйкортицизм (хорошее снабжение кортикальными гормонами) должен наблюдаться постоянно.
Любые воздействия отрицательного характера (инфекция, кислородное голодание, переохлаждение, отравление, чрезмерная мышечная нагрузка, беременность, сильные эмоциональные возбуждения) Г. Селье предложил обозначать понятием «напряжение».
При напряжении требуются повышенные дозы кортикоидов для тканевого обмена и оптимизации эйкортицизма. Необходимыми условиями при этом являются усиленная секреция кортикоидов и прибавка поливитаминов к диете.
Если напряжение очень велико, то организм приспособиться к нему не может. В этих случаях наблюдается гиперплазия железы, клетки и ткани находятся в состоянии гипокортицизма.
Гормоны отличаются специфичностью своего эффекта. Их секрет благоприятен для организма лишь тогда, когда наблюдается недостаточность гормона. Кортизон же оказывает защитные функции организма при воздействии любого фактора напряжения и применяется как терапевтическое средство широкого спектра действия (его терапевтическое действие сходно с влиянием АКТГ).
Количество инсулина, вырабатываемого инсулярными клетками поджелудочной железы, зависит от уровня сахара в крови. Если глюкозы в крови больше нормы, то островками Лангерганса вырабатывается больше среднего уровня инсулина, а если меньше нормы, то выработка инсулина уменьшается.
Эффективные пути рефлекса, регулирующего выработку инсулина, находятся в блуждающем нерве, секреторные волокна его направляются в островковые клетки и ткани.
Регуляция углеводного обмена
В норме у человека уровень глюкозы в крови составляет в среднем 110 мг/%. Если содержание глюкозы повышается до 170 мг/%, то наблюдается гликозурия. При понижении глюкозы до 45 мг/% развиваются симптомы судорожного состояния.
Регуляцию углеводного обмена осуществляют центральные образования: «сахарный центр», расположенный на дне IV желудочка головного мозга, клеточные группы ядер подбугровой области и коры головного мозга.
К. Бернар в XIX в. опытным путем доказал, что после «сахарного» укола иглой в дно IV желудочка кролика на несколько часов развиваются гипергликемия и гликозурия за счет усиленного гликогенолиза в печени путем прямого влияния нервных импульсов на печеночные клетки и путем влияния «сахарного» укола на мозговой слой надпочечников, которые сразу начинают отделять адреналин, стимулирующий распад гликогена.
Существенное значение в регуляции углеводного обмена имеет гликогенез. При этом повышается выработка секреции инсулина. Эфферентный путь рефлекса как на печень, так и на поджелудочную железу проходит в блуждающем нерве.
Суммарную оценку эффективности всех факторов, участвующих в регуляции углеводного обмена, врачи получают при изучении «сахарной кривой». Для получения результата больному предлагают съесть определенное количество сахара (из расчета 1 г/кг массы тела) и берут кровь на анализ каждый час. В норме происходит подъем сахара от 100 мг/% до 150 мг/% в конце 1-го часа. В конце 2-го часа уровень сахара крови приходит к норме. При заболеваниях с нарушением углеводного обмена сахар крови может возрасти до 180 – 200 мг/% и к исходному состоянию прийти к концу 3-го или 4-го часа.
Инсулин оказывает влияние на все стороны углеводного обмена. Он стимулирует использование глюкозы тканями, образование тканевого и печеночного гликогена, снижает уровень глюкозы в крови.
Кортизон стимулирует неогликогенез, замедляет расход запасов гликогена при голодании, понижает чувствительность к инсулину.
Гипофиз влияет на углеводный обмен через адренокортикотропный гормон (АКТГ), стимулирующий выделение кортизона. Между тем гипофиз оказывает и непосредственное влияние на гликогенез в печени независимо от кортизона.
Взаимодействие гормонов, влияющих на углеводный обмен, происходит следующим образом: гормоны надпочечников и гипофиза нейтрализуют и отделяют гормоны, действие которых антагонистично инсулину. Они носят название контринсулярных. Между инсулярными и контринсулярными гормонами должно быть равновесие.
Гипофиз обладает секреторной иннервацией и вовлекается в рефлекторные реакции, вызванные раздражителями внешней среды.
Гормоны гипофиза способствуют гуморальной передаче рефлекторных импульсов на половые железы, надпочечник и щитовидную железу.
Гуморальное взаимодействие гипофиза с другими железами внутренней секреции изучено достаточно полно.
Эндокринные железы, находящиеся под влиянием гипофиза, в свою очередь воздействуют на него и носят тормозной характер. Например, гормоны половых желез, которые стимулируют гипофиз, тормозят выработку гонадотропных гормонов.
В таком же соотношении находится аденогипофиз со щитовидной железой и надпочечниками.
Эти взаимоотношения служат добавочными гуморальными факторами, определяющими уровень секреции половых гормонов, кортикоидов и тироксина.
Регуляция стероидных гормонов коры надпочечников зависит от гормона передней доли гипофиза – адренокортикотропного гормона, который приводит к повышению образования глюкокортикоидов.
Регуляция образования АКТГ в гипофизе находится под влиянием центральной нервной системы, ее нейросекретов и нейрогуморов из гипоталамуса.
Если задняя доля гипоталамуса и область серого бугра активируют выработку адренокортикотропного гормона, то передняя доля гипоталамуса усиливает поступление в крови тиреотропного, гонадотропного и соматотропного гормонов. А ядра передней доли гипоталамуса участвуют в образовании полипептидных гормонов – вазопрессина и окситоцина. Кортикотропинреализующий фактор (CRF) и тиреотропинреализующий фактор (TRF) усиливают выделение АКТГ и тиреотропного гормона. Кроме того, в гипоталамусе вырабатываются лютеинизирующий, фолликулостимулирующий факторы, лютеотропный и соматотропный гормоны гипофиза. Адреногломерулотропин, вырабатываемый в гипоталамусе и эпифизе, усиливает выработку альдостерона в надпочечниках.
Снижение стероидных гормонов в плазме крови ведет к стимуляции, а их повышение – к угнетению функции гипофиза. Это следует учитывать в терапевтической практике по применению кортикоидов. Кроме того, вводимые кортикоиды уменьшают образование АКТГ и вызывают атрофию коры надпочечников.
Отмена гормонов проводится постепенно. Внезапная их отмена может привести к острой временной недостаточности коры надпочечников.
Работами М. М. Завадского доказано, что торможение образования АКТГ и гонадотропных гормонов проходит по принципу обратной связи, при участии гипоталамуса и ретикулярной формации.
Регулирующую роль центральной нервной системы реализует гипоталамус через вырабатываемые им нейросекреты и нейрогуморальные вещества.
АКТГ способствует образованию стероидов в надпочечниках, что проявляется уменьшением в них холестерина и аскорбиновой кислоты. Холестерин является источником стероидных гормонов, синтезируемых в коре надпочечников и половых железах. Прогестерон является промежуточным продуктом гормонов коры надпочечников, эстрогенов и андрогенов.
Распад гормонов коры надпочечников происходит в печени. Продукты их обмена выводятся с мочой в свободном состоянии или в виде эфиров глюкуроновой или серной кислот.
В передней доле гипофиза образуется несколько тройных гормонов:
1) соматотропный гормон (СТГ)—соматотропин – белок, оказывающий стимулирующее действие на все клетки организма и получивший название гормона роста;
2) тиреотропный гормон (ТТГ)—тиреотропин – стимулятор щитовидной железы;
3) аденокортикотропный гормон (АКТГ)—кортикотропин – стимулятор коры надпочечников;
4) гонадотропные гормоны (ГТГ):
а) фолликулостимулирующий гормон
(ФСГ)—стимулирующий рост фолликулов в яичниках у женщин и сперматогенез у мужчин;
б) лютеинизирующий гормон (ЛГ)—стимулирует рост клеток фолликула, образование желтого тела и секрецию андрогенных гормонов и эстрогена;
в) лютеотропный гормон (ЛТГ)—пролактин – стимулирует образование прогестерона в клетках желтого тела, вместе с эстрогенами способствует увеличению молочных желез.