Эндокринный орган отличается тем, что выделяет вещество, необходимое для регуляции клеточной активности каких-то других органов, непосредственно в кровяное русло (термин происходит от греч. endo– внутри и krinein– выделять). Такие органы называются эндокринными железами, а секретируемые ими вещества – гормонами (от греч. hormao– возбуждаю). Каждый гормон влияет на уровень функционирования специфических систем клеток-мишеней – обычно временно повышает их активность. Гормоны – сильнодействующие агенты, поэтому для получения специфического эффекта достаточны ничтожные их количества. Восприимчивые к гормонам клетки снабжены специальными поверхностными молекулами – «рецепторами», которые реагируют даже на очень низкие концентрации гормонов. После соприкосновения рецептора с гормоном внутри клетки происходит ряд изменений.
Эндокринные органы и их гормоны
По традиции эндокринную и нервную системы с их регулирующими и интегрирующими функциями считали отдельными, но параллельно действующими системами. Нейроны выделяют свои химические передатчики – медиаторы – в синаптическую щель для регуляции активности других нейронов. Эндокринные клетки секретируют свои химические передатчики – гормоны – в кровь, которая разносит их ко всем клеткам, имеющим специфические рецепторы (рис. 67). Некоторые вещества действуют в обеих системах; они могут быть и гормонами (т.е. продуктами эндокринных желез), и медиаторами (продуктами определенных нейронов). Такую двоякую роль выполняют норадреналин, соматостатин, вазопрессин и окситоцин, а также передатчики диффузной нервной системы кишечника, например холецистокинин и вазоактивный кишечный полипептид.
Нейроны гипоталамуса вырабатывают кортиколиберин, который попадает в переднюю долю гипофиза через систему воротного кровообращения. Нейроны гипофиза в ответ на это выделяют кортикотропин (АКТГ), стимулирующий секрецию кортикостероидов корой надпочечников. Уровень кортикостероидов в крови, действуя как сигнал обратной связи, заставляет гипофиз или центральную нервную систему в целом продолжать или приостанавливать этот процесс.
Железы, входящие в состав эндокринной системы, – это гипофиз с его независимо функционирующими передней и задней долями, половые железы, щитовидная и паращитовидные железы, кора и мозговой слой надпочечников, островковые клетки поджелудочной железы и секреторные клетки, выстилающие кишечный тракт. Важнейшие сведения об эндокринных железах приведены в табл. 4.1.
Эндокринная система
| Орган или ткань | Гормон | Клетки-мишени | Вызываемые эффекты |
| Гипофиз, передняя доля | Фолликулостимулирующий гормон | Половые железы | Овуляция, сперматогенез |
| Лютеинизирующий гормон | – // – | Созревание яйцеклеток и сперматозоидов | |
| Тиреотропный гормон | Щитовидная железа | Секреция тироксина | |
| Адренокортикотропный гормон | Кора надпочечников | Секреция кортикостероидов | |
| Гормон роста (соматотропин) | Печень | Секреция соматомедина | |
| Все клетки | Синтез белков | ||
| Пролактин | Молочные железы | Рост желез и секреция молока | |
| Гипофиз, задняя доля | Вазопрессин | Почечные канальцы | Задержка воды в организме |
| Артериолы | Повышение кровяного давления | ||
| Окситоцин | Матка | Сокращение | |
| Половые железы | Эстроген | Многие органы | Развитие вторичных половых признаков |
| Тестостерон | – // – | Влияние на рост мышц, молочных желез | |
| Щитовидная железа | Тироксин | – // – | Повышение интенсивности обмена веществ |
| Паращитовидные железы | Кальцитонин | Кость | Задержка кальция |
| Кора надпочечников | Многие органы | Мобилизация энергетических ресурсов; сенсибилизация адренэргических рецепторов в сосудах; торможение образования антител и воспалительных процессов | |
| Альдостерон | Почки | Задержка натрия | |
| Мозговое вещество надпочечников | Адреналин | Сердечно-сосудистая система, кожа, мышцы, печень и другие органы | Симпатическая активация |
| Островки поджелудочной железы | Инсулин | Многие органы | Усиленное поглощение глюкозы клетками |
| Глюкагон | Печень, мышцы | Повышение уровня глюкозы в крови | |
| Соматостатин | Островки поджелудочной железы | Регуляция секреции инсулина и глюкагона | |
| Слизистая кишечника | Секретин | Экзокринные клетки поджелудочной железы | Секреция пищеварительных ферментов |
| Холецистокинин | Желчный пузырь | Выведение желчи | |
| Вазоактивный кишечный полипомид | Двенадцатиперстная кишка | Усиление моторики и секреции; увеличение кровотока | |
| Тормозящий пептид | – // – | Торможение моторики и секреции | |
| Соматостатин | – // – | То же |
По традиции гипофизу приписывалась также роль «главной железы» эндокринной системы. Однако новые данные о том, что клетки передней доли гипофиза сами находятся под контролем гипоталамических нейронов, заставили пересмотреть этот взгляд. Передняя доля содержит несколько различных типов эндокринных клеток, каждый из которых вырабатывает один из гипофизарных гормонов и регулируется специфическими гормонами гипоталамуса. Гипоталамус связан с гипофизом небольшой локальной сетью кровеносных сосудов, так называемой воротной системой гипофиза, которая доставляет кровь от основания гипоталамуса к передней доле гипофиза. Гипоталамические нейроны выделяют в кровь этой сети свои гормоны, а соответствующие клетки гипофиза реагируют на эти гормоны после их связывания специфическими поверхностными рецепторами.
До сих пор идентифицированы шесть гипоталамических гормонов, избирательно воздействующих на клетки передней доли гипофиза. Каждый из этих гормонов – продукт специфической группы нервных клеток, расположенных в перивентрикулярной или средней зоне гипоталамуса (рис. 9 и ниже рис. 68). Четыре гормона стимулируют синтез и секрецию гормонов клетками-мишенями, а два – тормозят.
Специфические группы клеток передней доли гипофиза с помощью гормонов управляют определенными эндокринными органами, расположенными в разных областях тела. Каждая из этих групп гипофизарных клеток находится под контролем стимулирующих или тормозящих факторов, выделяемых нейронами гипоталамуса в систему воротного кровообращения гипофиза.
АКТГ – адренокортикотропный гормон (кортикотропин);
КЛ – кортиколиберин;
ЛГ – лютенизирующий гормон;
ЛЛ – люлиберин
СЛ – соматолиберин;
ТЛ – тиреолиберин;
ТТГ – тиреотропный гормон
ФЛ – фоллиберин;
ФСГ – фолликулостимулирующий гормон.
Поскольку эти специфические нейроны оказывают на гипофиз мощное влияние, истинной «главной железой» эндокринной системы следует считать головной мозг и, в частности, гипоталамус. Первым звеном в гипоталамическом контроле над эндокринной системой служит передача гормональных посредников через воротную систему гипофиза. Те же гипоталамические нейроны могут образовывать в мозгу и другие связи – синаптические. В этом случае их секреторные продукты выступают в роли нейромедиаторов. Например, соматостатиновые нейроны перивентрикулярной зоны и некоторые клетки коры больших полушарий и гиппокампа используют одни и те же медиаторы, а соматостатин, образующийся в островках поджелудочной железы, действует как «локальный гормон», регулируя секрецию инсулина и глюкагона.
По мнению ряда ученых, медиаторы, выделяемые нейронами, могут также действовать как локальные гормоны в вегетативной и центральной нервной системе. Если это так, то нейроны центральной нервной системы, использующие медиаторы подобным образом, будут в чем-то аналогичны нейронам локальных сетей, регулирующим поток информации внутри отдельных областей ЦНС.
Таким образом, весь процесс, с помощью которого мозг соотносит нужды организма с требованиями окружающей среды, вернее было бы рассматривать как одну из нейроэндокринных функций. Некоторые адаптации осуществляются в локальных участках вегетативной нервной системы и координируются специфическими локальными гормонами, а другие реализуются в более глобальных масштабах с помощью веществ-посредников, выделяемых в кровяное русло.
Эндокринология и гомеостаз
Некоторые фундаментальные концепции традиционной эндокринологии тесно связаны с представлением о гомеостазе. Секреция некоторых гормонов, например тироксина, регулируется очень жестко. Однако концентрации большинства других гормонов могут в широких пределах изменяться для поддержания постоянства ряда физиологических параметров при непрерывном изменении сиюминутных потребностей организма. Например, скорости секреции инсулина и глюкагона сильно колеблются, чтобы удерживать концентрацию глюкозы в крови в допустимых пределах. Изменения уровней альдостерона (см. выше табл. 4.1) и вазопрессина отражают необходимость сохранять постоянный объем крови путем регуляции водно-солевого баланса. Концентрации адреналина и норадреналина зависят от степени общей активности организма и могут быть разными в различных локальных сосудистых сетях. Это позволяет им регулировать силу и частоту сердечных сокращений, а также избирательно воздействовать на сосуды, чтобы обеспечивать приток крови к определенным системам органов в соответствии с потребностями.
Однако оставим в стороне изменчивость гормональных уровней и рассмотрим нейроэндокринные воздействия как способ поддержания «заданных значений», определяющих постоянство системы