Эндокринология: введение
Эндокринология (греч. endon - внутри, krino -выделяю, logos - слово, учение) - это наука о железах внутренней секреции. Эндокринные железы не имеют выводных протоков и выделяют вырабатываемые ими гормоны непосредственно в кровь или лимфу . Эндокринные железы анатомически и топографически разобщены ( рис. 240 ). В настоящее время принято деление эндокринных желез на зависимые и железы не зависимые от передней доли гипофиза . Секреция гормонов гипофизозависимых желез регулируется по принципу обратной связи.
В организме человека имеются три сложные системы управления функциями: нервная , гуморальная и эндокринная , которые тесно связаны между собой и осуществляют единую нейрогуморально-гормональную регуляцию. Центральная нервная система , в том числе ее высший отдел - кора головного мозга , регулирует функции желез внутренней секреции . Это осуществляется как путем непосредственной иннервации желез, так и благодаря регуляции гипоталамусом деятельности гипофиза .
Существование человека как вида зависит от возможности сохранения жизненно важных функций и способности к размножению. Эти процессы требуют тщательной регуляции гомеостаза.
Характерные черты большинства многоклеточных организмов - дифференциация и специализация составляющих их клеточных элементов. Так, в организме позвоночных животных насчитывается много миллиардов клеток, морфологически и функционально дифференцированных на несколько десятков клеточных типов, формирующих ряд высокоспециализированных тканей, органов и систем.
Такая степень дифференциации составляющих организм компонентов требует, очевидно, высокого уровня их интеграции и координации, без которого не может быть обеспечено существование живого организма как еди- ного целого с его способностью к самостановлению, самосохранению и самовоспроизведению.
Это обстоятельство эволюционно обусловило необходимость возникновения в многоклеточном организме особого централизованного "управленческого" аппарата. Его специальной функцией стала системная (межклеточная) регуляция и программирование формирования и работы различных органов, тканей и клеток, т.е. направленное приведение их структуры и деятельности в соответствие с нуждами организма.
В конечном счете роль такого централизованного координирующего аппарата во взрослом организме сводится в обеспечению постоянства внутренней среды организма, его гомеостаза.
В развивающемся организме этот аппарат может оказывать и программирующую (детерминирующую) функцию.
Специализированный аппарат межклеточной регуляции представлен в большинстве животных организмов нервной и эндокринной системами . Первая обеспечивает быстрый и относительно кратковременный способ регуляции, вторая - преимущественно более медленный и длительный контроль.
Центральная нервная система осуществляет свои регуляторные влияния на ткани чаще всего с помощью нервных проводников, передающих нервные импульсы, эндокринная система - через посредство циркулирующих жидкостей (гуморально), приносящих специфические эндокринные продукты.
Изучением эндокринной системы занимается эндокринология . Поскольку биологическая роль эндокринной системы сводится к регуляции различных процессов жизнедеятельности многоклеточного организма, эндокринологию можно определить как науку о гуморальной химической регуляции функций организма, ее общих принципах и закономерностях, но такое определение недостаточно конкретно и полно, так как и неэндокринные гуморальные факторы (медиаторы, ионы, местные гормоны и т.д.) также выполняют регуляторные функции.
Иными словами, эндокринологию можно определить как биологическую науку об эндокринных железах , гормонах и гормональной регуляции процессов жизнедеятельности животного организма.
Исключительная роль эндокринной системы в регуляции различных жизненных процессов обуславливает значение эндокринологии как важнейшей общебиологической науки. Однако эндокринология не только фундаментальная теоретическая область биологии. В связи с тем, что расстройства эндокринных функций занимают значительное место в человеческой патологии, эндокринология представляет собой также видную отрасль клинической медицины.
Клиническая эндокринология разрабатывает не только проблемы первичной патологии желез внутренней секреции - таких заболеваний, как ди- абет, тиреотоксикоз, аддисонова болезнь и др., но и занимается вопросами гормональной терапии множества неэндокринных заболеваний, таких, как коллагенозы (ревматизм, ревматоидный артрит, системная красная волчанка и др.), аллергические заболевания, опухоли, сердечно-сосудистые расстройства, гинекологические болезни, дистрофии, шоки и т.д.
Эндокринология играет все более значительную роль и в практике различных отраслей животноводства - скотоводства, кролиководства, пушного звероводства, птицеводства, рыбоводства. Сельскохозяйственная эндокринология в настоящее время успешно решает многие актуальные задачи производительности и воспроизводства хозяйственно ценных видов животных.
Таким образом, эндокринология - биологическая наука, имеющая широкое как научное, так и научно-практическое применение.
Эндокринная система использует многие регуляторные механизмы, существующие у представителей низших форм жизни, в частности, способность специфических изменений в окружающей клетки среде регулировать концентрации лигандов (связывающихся молекул). Эти лиганды взаимодействуют с другими молекулами (белками, ДНК и пр.), влияя на них таким образом, который предполагает изменение клеточного метаболизма. Для такой регуляции используются различные виды регуляторных лигандов (ионы, аминокислоты и их аналоги, нуклеотиды, стероиды и их аналоги, липиды (например, простагландины) и белки).
Во многих случаях специфические стимулы среды приводят к изменению концентрации лигандов, которые поэтому приобрели значение "символов" определенных метаболических состояний (например, дефицит глюкозы). Естественный отбор затем обусловил приобретение такими "символами" регуляторных свойств, позволяющих им влиять на клеточный метаболизм в полезном для клетки или организма направлении. В ходе дальнейшей эволюции эти молекулы распространяли свое влияние на все более широкие домены, т.е. на различные процессы, с тем, чтобы все нормализующие влияния, необходимость в которых символизирует молекула, могли осуществляться координированным образом.
Для передачи информации между клетками в многоклеточных организмах и сформировались нервная и эндокринная системы. Если у относительно просто устроенных живых организмов имелась возможность непосредственной связи нервных волокон со всеми клетками, то у более сложных организмов это оказалось менее практичным. В результате нервная система, как главный координатор функций организма, приобрела способность секретировать регуляторные молекулы (гормоны), переносимые с циркулирующей кровью. Очевидно, существовала целесообразность специализации эндокринных желез, способных продуцировать эти гормоны, и в ходе дальнейшей эволюции эти железы мигрировали из нервной системы. В некоторых случаях они локализовались там, где гормоны могли специально поступать в высоких концентрациях к отдельным органам.
Гормоны синтезируются в эндокринных железах под центральнонервным, гормональным и другим (например, метаболическим) контролем. Полипептидные гормоны представляют собой продукты трансляции специфических мРНК. Эти продукты обычно подвергаются процессингу путем протеолитического расщепления, а иногда модифицируются другими способами, например, гликозилированием. Тироидные гормоны, стероидные гормоны и катехоламины образуются в результате серии химических реакций, катализируемых ферментами, которые обычно специфичны для определенной эндокринной железы.
Затем эти гормоны циркулируют в плазме крови (часто в связанном с белками плазмы виде), достигая тканей-мишеней. В некоторых случаях в периферических тканях происходит дальнейшая модификация секретируемого железой продукта, которая приводит к окончательному образования активной формы гормона. В плазме и периферических тканях происходит также распад гормонов.
Способность тканей-мишеней распознавать гормоны определяется присутствием в них рецепторных белков , которые специфически связывают гормон. Как правило, это взаимодействие обуславливает изменение конформации рецептора, что "запускает" последующие этапы реакции на гормон.
Отдельные типы клеток запрограммированы на определенные реакции, индуцируемые состоянием данного рецептора. Через данный класс рецепторов обычно могут действовать несколько гормонов, а иногда гормон может действовать через рецепторы нескольких классов (например, адреналин действует через альфа- и бета-адренергические рецепторы). В связи с этим, вероятно, легче всего классифицировать действие гормонов путем описания эффектов, опосредуемых конкретными классами рецепторов (альфа- и бета- адренергическими, инсулиновыми, глюкокортикоидными и др.). Рецепторы тироидных и стероидных гормонов обнаруживаются внутри клеток, и связывание гормонов с ними может изменять метаболизм, влияя на концентрацию отдельных видов мРНК.
Поскольку гормоны влияют на любую систему органов и столь широко участвуют в регуляции метаболизма, любая их классификация с позиций физиологических эффектов является чрезмерным упрощением. Тем не менее, иногда это делать полезно (например, тропные гормоны, стимулирующие продукцию других гормонов; гормоны, влияющие на углеводный обмен, и др.). Такая группировка позволяет обнаружить некоторые общности в механизмах действия гормонов и совокупностях вызываемых ими реакций. Это полезно и при рассмотрении организации эндокринной системы, проявляющейся координи- рованными реакциями отдельных гормонов и групп их, продукция которых может находиться под жестоким контролем. Она проявляется также другими механизмами, такими, как торможение гормональной продукции, прекрацение реакции на гормон или снижение клеточной чувствительности к гормонам. Наконец, действие других гормонов, стимулируемых первыми прямо или опосредованно через их эффекты, оказывает уравновешивающее действие, что позволяет более точно регулировать метаболизм.
