ПАТОФИЗИОЛОГИЯ ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ

Анатомически или гистологически определенная структура, вырабатывающая гормоны (от греч. hormcio — приводить в действие, побуждать) — химические регуляторы процессов жизнедеятельности, — представляет собой железу внутренней секреции — эндокринную железу. В некоторых случаях гормоны синтезируются и выделяются клетками, не организованными в единую морфологическую структуру.

Образование и выделение гормонов в большинстве случаев прямо или опосредованно связано с нервной системой, что привело к представлению о единой системе нейроэндокринной регуляции. Между гормонами и нейромедиаторами существует принципиальное сходство, а иногда одни и те же или очень сходные вещества (например. катехоламины) могут выполнять функцию нейромедиаторов и действовать как гормоны. Существуют и определенные различия между гормонами и медиаторами. Нейромедиаторы действуют локально в области синапса, активируя рецепторы постсинаптических клеток, а гормоны передают сигналы на более далекие расстояния — обычно через кровь и межклеточную жидкость и могут оказывать генерализованное действие.

В некоторых случаях гормоны действуют в непосредственном окружении или поблизости от места своего возникновения. Передача нервом сигнала и действие нейромедиатора происходят очень быстро и продолжаются недолго; передача информации гормонами более медленная, но воздействие гормональных сигналов намного более длительное. Спектр действия большинства гормонов также значительно шире, чем у нейромедиаторов. Быстрая импульсная активность нервной системы и более инертная и длительная секреторная активность эндокринной системы дополняют друг друга в общей интеграции метаболизма и физиологических функций.

По химическому строению большинство гормонов относятся к одной из четырех групп веществ: амины; стероиды; пептиды, или белки: простагландины.

Хотя гормоны обычно попадают во все ткани организма, они действуют только на клетки, обладающие специфическими для данного гормона рецепторами, — «клетки-мишени». Сродство рецепторов к гормону чрезвычайно велико и он может оказывать мощное воздействие в ничтожных концентрациях.

По механизмам действия на клетки-мишени гормоны подразделяют на две большие группы. Представители одной из них — стероиды и гормоны щитовидной железы — легко проникают внутрь клетки через цитоплазматическую мембрану, а все остальные гормоны «проходят» лишь с трудом или вообще не проходят через липидный слой мембраны. Гормоны первой группы взаимодействуют со специфическим цитоплазматическим белковым рецептором, образуя активный комплекс, проникают в ядро и воздействуют на генетический аппарат.

Большинство гормонов принадлежат ко второй группе и вызывают более быстрые и кратковременные реакции, влияя на метаболические процессы. Присоединение гормона к белковым рецепторам, находящимся на поверхности клеточной мембраны, приводит к образованию внутриклеточного регулятора в цитозоле клетки. В этой схеме гормон называют внеклеточным, или первым, посредником, а молекулу (или их комплексы) внутриклеточного регулятора, образующегося после взаимодействия гормона с рецептором — внутриклеточным, или вторым, посредником. Таким образом, действие большинства гормонов зависит от образования в клетке-мишени второго (иногда и третьего) посредника, который определяет реакцию внутриклеточных процессов на гормон.

Число известных гормонов и особенно вызываемых ими эффектов — довольно значительное, но для их реализации требуется очень мало различных посредников. До недавнего времени к ним относили ионы кальция, регулирующие несколько физиологических функций, и циклические монофосфаты нуклеотидов, в основном циклические аденозинмонофосфат (цАМФ), гуанозинмонофосфат (цГМФ). Действие этих двух посредников в конечном счете сводится к регуляции активности ферментов, фосфор ил ирующих различные белки.

Существуют и другие, более сложные системы посредников. Различают два основных типа структуры нейроэндокринной системы. Первый тип, гипофиззависимый (иногда называемый церебропитуитарным) включает пять звеньев. Высшей нервной регуляторной инстанцией является кора больших полушарий, способная посредством нижележащих отделов оказывать существенное влияние на функцию ряда эндокринных желез. Вторым важным звеном, выполняющим регуляторные функции, служит гипоталамус, в определенных ядрах которого, способных к нейросекреции (нейрокринии), образуются вещества, обладающие гормональной активностью.

Нейросекреторные клетки занимают промежуточное положение между нервными и эндокринными, а их нейросекреты — между медиаторами и гормонами. При этом некоторые из нейросекреторных клеток гипоталамуса вырабатывают пептидные нейроги-пофизарные гормоны (вазопрессин и окситоцин), накапливающиеся в задней доле гипофиза, поступающие оттуда в кровь и предназначенные для периферических клеток-мишеней. Другие клетки продуцируют олигопепти-ды, которые поступают в переднюю долю гипофиза и стимулируют или тормозят образование гипофизарных гормонов. Стимулирующие олигопептиды называются рилизинг-факторами (от англ. release — освобождать), или либеринами, а тормозящие — статинами.

Следующее, третье, звено — передняя доля гипофиза — также в основном играет роль промежуточной регуляторной инстанции, продуцируя несколько тройных гормонов, стимулирующих гормональную активность трех «периферических» гипофиззависимых эндокринных желез — половых, щитовидной и коры надпочечников.

Четвертое звено представлено указанными эндокринными железами, синтезирующими и выделяющими в кровеносное русло соответствующие гормоны.

Последнее, пятое, звено нейроэн-дрокрмнной системы включает клетки-мишени, в которых реализуются гормональные эффекты периферических гипофиззависимых эндокринных желез.

Другой, гипофизнезависимый, тип структуры нейроэндокринной системы включает лишь четыре уровня. В нем отсутствует межуточное аденогипофизарное звено регуляции и она осуществляется парагипофизарно. в основном нервно-проводниковым путем, реализующимся через секреторное, сосудистое и трофическое влияние нервной системы на периферические железы. В функции некоторых эндокринных желез (например, щитовидной, половых) участвуют оба пути регуляции — трансгипофизарный и парагипофизарный.

Как правило, существует некоторая относительно постоянная «базальная» секреция гормонов, которая может отклоняться под действием поступающих в эндокринную ткань сигналов в ту или иную сторону. Эндокринные ткани включены в цепи прямой или обратной связи. В случае прямой связи секреция гормона происходит в ответ на внутренние и (или) внешние сигналы, но результаты секреции не оказывают на нее обратного действия. В системе обратной связи на секрецию железы могут влиять какие-либо результаты этой секреции.

Как правило, секреторная активность эндокринных желез регулируется по принципу отрицательной обратной связи. Это означает, что повышение концентрации самого гормона или сигналов о результатах реакции на него со стороны ткани-мишени оказывают тормозящее или ослабляют стимулирующее действие на синтез или секрецию данного гормона. Уменьшение концентрации гормона или ослабление сигналов о реализации его действия вызывает противоположный эффект.

Петли обратной связи могут замыкаться на различных уровнях и включать разное число звеньев. В простейшем случае это — периферическая железа и ее гормон. В более «длинные» петли могут быть включены передняя доля гипофиза с ее тропными гормонами и гипоталамус с либеринами и статинами. Сигналы об эффектах действия гормона на уровне клеток-мишеней также могут иметь различную структуру и сложность.

Большое значение имеет то, что достаточно длительное и интенсивное напряжение какого-либо контура отрицательной обратной связи вызывает в эндокринных структурах не только функциональные, но и морфологические эффекты. Так, длительный дефицит гормона может вызвать гиперплазию соответствующей железы, а избыток гормона — ее атрофию. Эти эффекты также могут реализоваться на разных уровнях регуляции (включая гипофиз и гипоталамус). На некоторые эндокринные клетки непосредственно воздействуют определенные параметры окружающей среды, например концентрация электролитов: ионы калия и натрия — действуют на клубочковую зону коры надпочечников, кальция — на паращитовидные железы, глюкоза — на β-клетки островков Лангерганса поджелудочной железы и др.

В отдельных случаях в системе нейроэндокринной регуляции также существует положительная обратная связь.

Выделившиеся из желез гормоны в той или иной степени связываются в крови с определенными белками и циркулируют в двух формах — связанной и свободной. Специфической активностью обладает лишь свободная форма гормона. Таким образом, транспортная связь гормонов с белками крови может играть роль регуляторного механизма гормональной активности.

Тесная связь между нервной и эндокринной системами, обусловленная очень сходными регуляторными функциями и подчас общностью элементов этих двух систем, предполагает определенное преимущество нервной системы и в известном смысле вспомогательную роль гормонов в качестве промежуточного химического звена регуляции. Однако нервные структуры, как и другие ткани, состоят из клеток, являющихся «мишенями», в которых реализуются метаболические, кинетические, морфогенетические и поведенческие эффекты гормонов. Поэтому, находясь под управлением нервной системы, эндокринная система оказывает мощное влияние на формирование нервных структур и их деятельность.