К эндокринным железам , или железам внутренней секреции, относятся железы, не имеющие выводных протоков и выделяющие свой секрет (гормоны) в межклеточные щели, а затем в кровь, лимфу или цереброспинальную жидкость.
Гормоны - это биологически активные вещества, поступающие непосредственно в кровь и влияющие на обмен веществ, рост, развитие организма и функцию различных органов и систем.
Эндокринология - это наука, изучающая эндокринные железы.
Теоретическая эндокринология изучает функции и строение эндокринных желез.
Клиническая эндокринология изучает виды, проявления, характер течения и способы лечения заболеваний эндокринных желез.
Экспериментальная эндокринология изучает эндокринные железы в условиях острого и хронического эксперимента.
В зависимости от содержания того или иного гормона в крови, возникают состояния:
гиперфункция - повышенное содержание гормона в крови;
нормофункция - нормальное содержание гормонов в крови;
гипофункция - пониженное содержание гормонов в крови.
Гормоны могут оказывать свое влияние через нервную систему, а также гуморально, непосредственно воздействуя на активность органов, тканей и клеток.
Физиологическая роль желез внутренней секреции.
Физиологическая роль желез внутренней секреции:
- гормоны участвуют в регуляции функций организма. В животных организмах имеются два механизма регуляции - нервный и эндокринный. Оба механизма тесно связаны между собой и осуществляют единую нейроэндокринную регуляцию.
- гормоны приспосабливают организм к изменяющимся условиям внутренней и внешней среды организма. Например, гипергликемия (повышенное содержание глюкозы в крови) стимулирует секрецию инсулина поджелудочной железой, это приводит к восстановлению уровня глюкозы в крови.
- Гормоны восстанавливают измененное равновесие внутренней среды организма. Например, при понижении уровня глюкозы в крови (гипогликемия) из мозгового слоя надпочечников выбрасывается большое количество адреналина, который усиливает гликогенолиз (превращение гликогена в глюкозу)в печени, в результате чего нормализуется уровень глюкозы в крови.
Судьба гормонов. Гормоны в процессе обмена изменяются функционально и структурно. Часть гормонов утилизируется клетками организма, другая выводится в составе мочи. Гормоны подвергаются инактивации за счет соединения с белками, образования соединений с глюкуроновой кислотой, за счет активности ферментов печени, процессов окисления.
2 типа эндокринных желез:
1) железы со смешанной функцией, осуществляющие наряду с внутренней и внешнюю секрецию (половые железы и поджелудочная железа)
2) железы, выполняющие только функцию органов внутренней секреции
Гипофиз,
Щитовидные и паращитовидные железы,
Надпочечники (корковое и мозговое вещество),
Тимус и, возможно, шишковидное тело (эпифиз).
Эпифиз.
Верхний мозговой придаток или шишковидная железа, является образованием промежуточного мозга. Считается, что эпифиз сдерживает половое развитие у детей и тем самым регулирует половую активность. Эпифиз ещё называют "третьим глазом" /повышенная чувствительность к усилению светового, особенно солнечного потока/. Также он участвует в регуляции процессов иммунитета.
Гипофиз.
Гипофиз расположен в гипофизарной ямке тела клиновидной кости. Он состоит из двух долей — передней и задней. В передней доле выделяют довольно узкую полоску железистой ткани — промежуточную часть.
Передняя доля гипофиза вырабатывает гормоны, которые регулируют секрецию всех остальных эндокринных желез.
Гормон роста (соматотропный гормон ) регулирует рост тела.
- Тиреотропный гормон воздействует на щитовидную железу и способствует образованию тироксина.
- Адренокортикотропный гормон (АКТГ) стимулирует кору надпочечников и обеспечивает секрецию кортизола.
Гонадотропные гормоны:
-Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) инициирует развитие яичниковых (граафовых) фолликулов, а также способствует образованию сперматозоидов в яичках.
-Лютеонизирующий гормон (ЛГ) контролирует секрецию эстрогена и прогестерона в яичниках и тестостерона в яичках.
-Лютеотропный гормон (пролактин) регулирует секрецию молока и способствует сохранению желтого тела беременности.
В задней доле гипофиза вырабатываются: антидиуретический гормон (АДГ), регулирующий количество жидкости, проходящей через почки, а также окситоцин , стимулирующий сокращение матки во время родов и способствующий образованию грудного молока.
Промежуточная доля гипофиза вырабатывает гормон - интромедин , регулирующий пигментный обмен и участвующий в процессах иммунитета.
Щитовидная железа.
Имеет две доли, расположенные по обе стороны от трахеи и соединенные спереди от нее полоской железистой ткани - перешейком, который находится на уровне 3-4-го хряща трахеи.
Железа хорошо кровоснабжена. Она покрыта плотной капсулой, которая связана с соседними органами и поэтому может двигаться при глотании и речи, что хорошо заметно при гипертрофии щитовидной железы.
Щитовидная железа вырабатывает следующие гормоны: тироксин , трийодтиронин, тирокальцитонин . Первые два гормона регулируют основной обмен, последний - обмен кальция и фосфора. Гормоны щитовидной железы попадают в ток крови непосредственно или через лимфатическую систему.
Секреторную активность щитовидной железы регулирует тиреотропный гормон передней доли гипофиза. В свою очередь, гормоны щитовидной железы регулируют обмен веществ в органах и тканях.
Гипосекреция (гипотиреоз). Врожденная недостаточность секреции гормонов железы приводит к развитию кретинизма. Это заболевание проявляется задержкой умственного и физического развития. У взрослого человека недостаточность гормонов железы приводит к развитию микседемы, заболевания, характеризующегося снижением основного обмена, увеличением веса, сонливостью, замедленным мышлением и речью. Кожа больного становится влажной, подкожная клетчатка утолщается, волосы истончаются или выпадают. Температура тела понижается, а пульс урежается.
Гиперсекреция . Увеличение железы и повышенная выработка гормонов — гипертиреоз проявляется симптомами, противоположными микседеме. Больной быстро теряет вес, его нервная система становится неустойчивой, пульс учащается. Характерным симптомом гипертиреоза является экзофтальм (симптом Греффе), когда глазные яблоки выпячиваются кнаружи. Своевременно начатое лечение препятствует развитию указанных выше признаков заболевания.
Паращитовидные железы.
В количестве 4-х располагаются позади долей щитовидной железы, в её капсуле, по два с каждой стороны. Они вырабатывают гормон - паратгормон , который регулирует обмен кальция и фосфора. Кальций необходим для нормальной нервной и мышечной деятельности организма, и поэтому его недостаток в крови вызывает судороги. Это явление называется тетания .
Вилочковая железа.
Расположена между грудиной и трахеей. В настоящее время вилочковую железу рассматривают как центральный орган иммунитета, так как в ней происходит созревание Т-лимфоцитов, которые отвечают за клеточный иммунитет, т.е. способность распознавать, находить и уничтожать чужеродное.
Гормоном вилочковой железы является тимозин - это иммуномодулятор, влияющий на углеводный обмен, обмен кальция и нервно-мышечную передачу. Особенно больших размеров вилочковая железа достигает у детей (35г), у взрослых же происходит инволюция (обратное развитие) тимуса.
Надпочечники.
Парные железы, расположенные над верхними концами почек. Масса обеих желез по 15 г. В каждой железе имеется плотная соединительно-тканная капсула, проникающая внутрь железы и делящая её на два слоя; наружный - корковое вещество и внутренний - мозговое вещество.
Гормоны коркового вещества - кортикостероиды вырабатывают 3 зоны:
Клубочковая зона , самая поверхностная, вырабатывает гормоны - минералокортикоиды (альдостерон, дезоксикортикостерон) , которые влияют на водно-солевой обмен, тем самым действуя на почки. Избыток этих гормонов приводит к задержке воды и повышению АД, а их недостаток - к обезвоживанию организма.
Пучковая зона (средняя) выделяет гормоны - глюкокортикоиды (кортизон и кортикостерон), которые являются мощными иммунодепрессантами (подавляют воспалительные реакции) и десенсебилизатороми (подавляют аллергические проявления). Также глюкокортикоиды влияют на углеводный обмен, стимулируют синтез гликогена в мышцах, тем самым повышая работоспособность. Особенно велика роль их при больших мышечных напряжениях, действии сверхсильных раздражителей, недостатке кислорода. В подобных условиях вырабатывается большое количество глюкокортикоидов, которые обеспечивают приспособление организма к этим чрезвычайным условиям (стресс-реакция).
3. Сетчатая зона вырабатывает половые гормоны - андрогены (мужские) и эстрогены и прогестерон (женские). Они влияют на развитие скелета и формирование вторичных половых признаков. Выработка гормонов противоположного пола тормозится половыми железами. Поэтому при кастрации (удаление половых желез) развиваются вторичные половые признаки противоположного пола. Те же явления наблюдаются при гиперфункции сетчатой зоны.
Гиперфункция надпочечников приводит к развитию бронзовой , или адиссоновой болезни.
Она характеризуется, кроме бронзовой окраски кожи (отсюда название), резким похуданием, мышечной слабостью, гипотонией.
Мозговое вещество надпочечников вырабатывает катехоламины - адреналин и норадреналин . Главный гормон - адреналин - имеет широкий диапазон действия. Он оказывает влияние на ССС, в частности сужает сосуды, тормозит движения пищеварительного тракта, вызывает расширение зрачка, восстанавливает работоспособность утомлённых мышц, усиливает углеводный обмен, суживает сосуды кожи и другие периферические сосуды. Выход адреналина в кровь связан и с возбуждением симпатической нервной системы. При различных экстремальных состояниях (охлаждение, чрезмерное мышечное напряжение, боль, ярость, страх - стресс-реакция) в крови увеличивается содержание адреналина.
Второй гормон - норадреналин - способствует поддержанию тонуса кровеносных сосудов. Норадреналин, кроме того, вырабатывается в синапсах и участвует в передаче возбуждения с симпатических нервных волокон на иннервируемые органы.
Недостатка катехоламинов в крови не наблюдается, так как они могут вырабатываться в организме другими хромофильными тканями. Избыток их возникает при опухолях надпочечников и при резко увеличенной выработке этих гормонов. В результате возникает, беспредельная нагрузка на ССС, АД достигает более 300 мм рт. ст.
Поджелудочная железа.
Относится к железам со смешанной функцией. Эндокринной частью поджелудочной железы являются островки Лангерганса , расположенные преимущественно в хвостовой части железы. Бета-клетки островков Лангерганса образуют гормон инсулин , альфа-клетки синтезируют глюкагон .
Инсулин принимает участие в регуляции углеводного обмена. Под действием гормона происходит уменьшение концентрации сахара в крови - возникает гипогликемия. Образование инсулина регулируется уровнем глюкозы в крови. Гипергликемия приводит к увеличению поступления инсулина в кровь. Гипогликемия уменьшает образование и поступление гормона в сосудистое русло.
Недостаточность внутрисекреторной функции поджелудочной железы приводит к развитию сахарного диабета , основными проявлениями которого являются: гипергликемия, глюкозурия (сахар в моче), полиурия (увеличенное выделение мочи), полифагия (повышенный аппетит), полидипсия (повышенная жажда).
Глюкагон участвует в регуляции углеводного обмена. По характеру своего действия на обмен углеводов он является антагонистом инсулина. Под влиянием глюкагона происходит расщепление гликогена в печени до глюкозы. В результате этого концентрация глюкозы в крови повышается. Кроме того, глюкагон стимулирует расщепление жира в жировой ткани.
Регуляция секреции глюкагона. На образование глюкагона в альфа-клетках островков Лангерганса оказывает влияние количество глюкозы в крови. При повышенном содержании глюкозы в крови происходит торможение секреции глюкагона, при пониженном — увеличение. На образование глюкагона оказывает влияние и гормон передней доли гипофиза — соматотропин, он повышает активность альфа-клеток, стимулируя образование глюкагона.
Регуляция желез внутренней секреции осуществляется сложным нейрогуморальным путём. Основная роль в этом принадлежит комплексу гипофиз-гипоталамус (часть промежуточного мозга). Гипоталамус оказывает два вида влияния: либо по нисходящим нервным путям, либо через гипофиз (гуморальный путь). Важнейшим фактором, влияющим на образование гормонов, является состояние регулируемых ими процессов и уровня концентрации тех или иных веществ в крови.
Эндокринные железы посредством выделяемых ими в кровь гормонов участвуют в координации всех физиологических функций. Гормоны - важнейшие специализированные химические регуляторы. Они могут производить пусковой эффект, включая деятельность органа, коррегирующий эффект, усиливая или подавляя функции, изменять интенсивность обмена веществ, влиять на рост и развитие.
Эндокринные железы, находясь в тесном взаимодействии с нервной системой, осуществляют общую интеграционную нейрогуморальную регуляцию организма.
Железы внутренней секреции начинают функционировать во внутриутробном периоде, влияя на рост и развитие тканей и органов эмбриона и плода. Большая часть гормонов синтезируется ими уже на 2-м месяце внутриутробного развития. Дифференцирование и рост эндокринных желез осуществляются гетерохронно на протяжении детства, максимальной инкреторной активности они достигают в юности и в начале зрелого возраста, затем сохраняют относительно стабильный уровень секреции, медленно и неравномерно снижая функциональную активность в старости.
До начала периода полового созревания ведущая роль в регуляции процессов развития органов и систем принадлежит гипофизарному гормону роста, гормонам щитовидной железы, инсулину поджелудочной железы, а затем - половым гормонам. Период полового созревания (пубертатный) является критическим. В это время происходит перестройка в эндокринной системе, усиливается рост половых желез, который до этого периода сдерживался гормонами эпифиза, повышается активность надпочечников и щитовидной железы.
Второй критический период - климактерический. У женщин он приходится на 45-55 лет, у мужчин - на 55-60 лет. В это время угасают функции половых желез, изменяются интеграционные связи между эндокринными железами и гормональный гомеостаз в организме в целом.
Гипофиз. Благодаря выработке тропных гормонов клетками его передней доли, он выполняет роль одной из главных желез эндокринной системы, оказывая влияние почти на все эндокринные органы. Его деятельность, в свою очередь, функционально связана с гипоталамусом (отделом промежуточного мозга). Гипоталамо-гипофизарная система формируется с ослаблением тормозных влиянии эпифиза - к 7-летнему возрасту. Посредством этой системы передается влияние центральной нервной системы на различные железы внутренней секреции, а через них - на все органы и системы организма. Гипоталамус освобождает рилизинг-факторы, направляемые в гипофиз по сосудисто-нервному пучку, служащие регуляторами активности клеток передней доли гипофиза (аденогипофиза) по продукции ими соответствующих гормонов.
Гормоны эпифиза - шишковидной железы - угнетают функцию гипофиза, снижая, с одной сторны, выработку либеринов (активизирующих рилизинг факторов) гипоталамусом, а, с другой стороны, непосредственно угнетая активность аденогипофиза, подавляя образование гонадотропных гормонов. Под действием гормонов эпифиза сдерживается преждевременное развитие половых желез, формируется цикличность половых функций, определяется длительность менструального цикла и др. Возрастная инволюция эпифиза в среднем школьном возрасте способствует усилению взаимосвязи гипоталамуса и гипофиза. Гипоталамус начинает стимулировать секреторную активность гипофиза. В результате гипофиз резко усиливает выброс в кровь соматотропного и гонадотропных гормонов, которые усиливают секрецию половых гормонов половыми железами и надпочечниками. В организме под влиянием этих гормонов усиливаются процессы роста, ускоряется половое созревание.
Масса гипофиза у новорожденного - 0,12 г, к 10-ти годам она удваивается, к 15-ти годам - утраивается. К 20-ти годам масса его достигает максимума - 0,53-0,56 г. В последующие годы она почти не меняется, чуть уменьшаясь после 60-ти лет. Уровень соматотропного гормона гипофиза наиболее высок у новорожденных, затем нарастает постепенно, а в 6 лет более значительно, обусловливая прибавку в росте и весе. Самый значительный подъем его секреции приходится на переходный период (средний школьный возраст), вызывая резкое увеличение длины тела. В этот период формируются первичные половые признаки (половые железы и половые органы) и вторичные половые признаки (характерное оволосение, изменение тембра голоса, рост молочных желез). В это же время происходит формирование индивидуального морфологического типа со специфическими особенностями формы и размеров тела, соотношением мышечной и жировой ткани, распределением последней в организме, а также завершается становление поведенческих реакций личности подростка.
Значительная перестройка деятельности всей эндокринной системы в переходный период отражается на изменениях во всех органах и системах организма. Отмечается несогласованность морфологического и функционального развития отдельных органов и систем. Происходит отставание скорости роста сердца от темпов увеличения длины тела, отставание роста просвета сосудов от повышения мощности сокращений миокарда, темпов роста туловища от скорости удлинения конечностей. Эти изменения вызывают временное нарушение координации движений, снижают умственную и физическую работоспособность. Снижение работоспособности связано также с повышением энерготрат при увеличении размеров тела, что ограничивает возможности энергообеспечения мышечной работы организма подростка. У подростков, переходящих в юношеский возраст, морфологические показатели организма приближаются к таковым у взрослого, но функциональные резервы у них недостаточны.
Секреция гонадотропных гормонов гипофиза, незначительная в первые годы жизни, нарастает в период полового созревания, продолжает увеличиваться до менопаузы, спадая в старости.
Надпочечники . У новорожденного за первую неделю жизни теряется почти половина массы органа, достигнутой к концу внутриутробного периода. Происходит это в связи с высоким функциональным напряжением - стрессом, испытываемым новорожденным в период родов и первые дни жизни, когда идет приспособление к новым условиям жизни. После рождения параллельно с инволюцией зародышевой коры формируется дефинитивная кора, ее клубочковая и пучковая зоны. Сетчатая зона до периода полового созревания развита слабо. В конце периода полового созревания корковое вещество надпочечников приобретает дефинитивное строение.
Масса надпочечников у новорожденного составляет около 7 г. Рост их продолжается до 29-30 лет. К 20-ти годам их масса в 1,5-2 раза больше, чем у новорожденных. В дальнейшем их размеры почти не изменяются. У женщин надпочечники имеют несколько большие размеры, чем у мужчин.
Основной рост мозгового вещества надпочечников наблюдается у детей 3-8-ми лет и в пубертатном периоде. Функциональная активность его, почти не меняясь в зрелом возрасте, снижается у пожилых людей и стариков.
Активность продукции гормонов различными зонами коркового вещества снижается в пожилом возрасте неравномерно. Клубочковая зона, клетки которой синтезируют минералокортикоиды (альдостерон), долго сохраняется в зрелом возрасте, регулируя в организме минеральный обмен, в старости значительно редуцируется. Пучковая зона длительно функционирует, выработка глюкокортикоидов ее клетками в пожилом возрасте снижается пропорционально уменьшающейся метаболически активной массе тела. Постепенное уменьшение количества глюкокортикоидов приводит к снижению углеводного, белкового и жирового обменов, снижению сопротивляемости организма вредным воздействиям. Функциональная активность клеток сетчатой зоны, вырабатывающих половые гормоны, после 50-ти лет снижается, однако, после инволюции половых желез вновь возрастает, и надпочечники снова становятся единственным источником половых гормонов.
Щитовидная железа . У новорожденного ее масса составляет 1-5 г, максимальная масса - 14-15 г - достигается в 15-16 лет. Ее йод-содержащие гормоны регулируют обмен веществ и энергии, окислительные процессы в митохондриях, рост и дифференцирование тканей, формирование пропорций тела, развитие психики. В постнатальном периоде продукция этих гормонов возрастает, обеспечивая физическое, умственное и половое развитие. Гипофункция железы в раннем детском возрасте влечет кретинизм, задержку роста, развитие диспропорций тела, умственную отсталость. В период полового созревания отмечается подъем функциональной активности железы, который проявляется повышенной возбудимостью нервной системы. Снижение активности железы может наблюдаться в зрелом возрасте.
Паращитовидные железы . У новорожденных общая масса их (чаще четырех) составляет около 5 мг, у взрослых - 75-85 мг. Железы новорожденного структурно зрелые и функционально активные. Повышенная функциональная активность их сохраняется в первые 7 лет жизни, особенно в первые 2 года. Паратгормон вместе с тиреокальцитонином щитовидной железы регулирует содержание и обмен кальция в крови. В возрасте 11-13 лет в железах появляются жировые клетки, в дальнейшем доля железистой ткани в них уменьшается, разрастается жировая и соединительная ткань.
Половые железы . Мужские половые железы. На 11-17 неделях внутриутробного развития уровень андрогенов у плода мужского пола достигает высоких значений, характерных для взрослого организма, благодаря чему происходит развитие плода по мужскому типу. Масса яичка при рождении составляет 0,3 г. Его активность по продукции гормонов снижена, с 12-13 лет она постепенно возрастает, достигая к 16-17-ти годам уровня взрослого. Подъем активности вызывает пубертатный скачок роста, появление вторичных половых признаков, а после 15-ти лет - активацию сперматогенеза. С этого периода и предстательная железа, бывшая ранее лишь мышечным органом, развивает свою железистую часть.
До полового созревания яички растут медленно. Масса их в возрасте от 1 года до 3-х лет составляет 1,48 г, в 5-10 лет - 1,67 г, в 14 лет она равна 7 г, в 15-16 лет - 15,6 г. После 20-22 лет размеры и масса яичка изменяются незначительно.
Предстательная железа до 10-12 лет растет медленно, составляя в подростковом возрасте 8,8 г (против 1,2 г в возрасте 1-2-х лет). К 20-25 годам она полностью развита. После 40 лет масса ее часто увеличивается. У 30-50% мужчин после 55 лет наблюдается ее гипертрофия.
Женские половые железы. Яичники у новорожденных располагается вне полости таза, спускаясь в малый таз в возрасте 4-7-ми лет, когда они приобретают положение, свойственное взрослым женщинам. Первоначальная масса яичника - 0,16 г, к 4-7-ми годам - 3,3 г, в подростковом возрасте - 6 г. У женщин после 40-50 лет масса яичников уменьшается в связи с ослаблением их деятельности, уменьшением массы коркового и мозгового вещества.
После рождения выделяют три периода активности яичников: нейтральный (от рождения до 6-7-ми лет), препубертатный (от 8-ми лет до первой менструации), пубертатный (от первой менструации до менопаузы). На всех этапах эстрогены продуцируются яичниками в разных количествах. Низкий уровень эстрогенов до 8-ми лет создает возможность дифференцирования гипоталамуса по женскому типу. Продукция эстрогенов в пубертатном периоде достаточна для скачка роста скелета, а также для развития вторичных половых признаков. Постепенный рост продукции эстрогенов приводит к менархе (первым менструациям) и дальнейшему становлению менструального цикла.
Физиология эндокринной системы
Интеграция клеток, тканей и органов в единый человеческий организм, приспособление его к различным изменениям внешней среды или потребностям самого организма осуществляется за счет нервной и гуморальной регуляции. Система нейрогуморальной регуляции представляет собой единый, тесно связанный механизм. Связь нервной и гуморальной систем регуляции хорошо видна на следующих примерах.
Во-первых, природа биоэлектрических процессов является физико-химической, т.е. заключается в трансмембранных перемещениях ионов. Во-вторых, передача возбуждения с одной нервной клетки на другую или исполнительный орган происходит посредством медиатора. И наконец, наиболее тесная связь между этими механизмами прослеживается на уровне гипоталамо-гипофизарной системы. Гуморальная регуляция в филогенезе возникла раньше. В дальнейшем в процессе эволюции она дополнилась высокоспециализированной нервной системой. Нервная система осуществляет свои регуляторные влияния на органы и ткани с помощью нервных проводников, передающих нервные импульсы.
Для передачи нервного сигнала требуются доли секунды. Поэтому нервная система осуществляет запуск быстрых приспособительных реакций при изменениях внешней или внутренней среды. Гуморальная регуляция - это регуляция процессов жизнедеятельности с помощью веществ, поступающих во внутреннюю среду организма (кровь, лимфу, лик-вор). Гуморальная регуляция обеспечивает более длительные адаптивные реакции. К факторам гуморальной регуляции относятся гормоны, электролиты, медиаторы, кинины, простагландины, различные метаболиты и т.д.
Общая физиология эндокринной системы
Высшей формой гуморальной регуляции является гормональная. Термин "гормон" был впервые применен в 1902 г. Старлингом и Бейлиссом в отношении открытого ими вещества, продуцирующегося в двенадцатиперстной кишке, - секретина. Термин "гормон" в переводе с греческого означает "побуждающий к действию", хотя не все гормоны обладают стимулирующим эффектом.
Гормоны - это биологически высокоактивные вещества, синтезирующиеся и выделяющиеся во внутреннюю среду организма эндокринными железами, или железами внутренней секреции, и оказывающие регулирующее влияние на функции удаленных от места их секреции органов и систем организма. Эндокринная железа - это анатомическое образование, лишенное выводных протоков, единственной или основной функцией которого является внутренняя секреция гормонов. К эндокринным железам относятся гипофиз, эпифиз, щитовидная железа, надпочечники (мозговое и корковое вещество), паращитовидные железы.
В отличие от внутренней секреции, внешняя секреция осуществляется экзокринными железами через выводные протоки во внешнюю среду. В некоторых органах одновременно присутствуют оба типа секреции. Инкреторная функция осуществляется эндокринной тканью, т.е. скоплением клеток с инкреторной функцией в органе, обладающем функциями, не связанными с продукцией гормонов. К органам со смешанным типом секреции относятся поджелудочная железа и половые железы. Одна и та же железа внутренней секреции может продуцировать неодинаковые по своему действию гормоны. Так, например, щитовидная железа продуцирует тироксин и тирокальцитонин. В то же время продукция одних и тех же гормонов может осуществляться разными эндокринными железами. Например, половые гормоны продуцируются и половыми железами, и надпочечниками.
Продукция биологически активных веществ - это функция не только желез внутренней секреции, но и других традиционно неэндокринных органов: почек, желудочно-кишечного тракта, сердца. Не все вещества, образующиеся специфическими клетками этих органов, удовлетворяют классическим критериям понятия "гормоны". Поэтому наряду с термином "гормон" в последнее время используются также понятия гормоноподобные и биологически активные вещества (БАВ), гормоны местного действия. Так, например, некоторые из них синтезируются так близко к своим органам-мишеням, что могут достигать их диффузией, не попадая в кровоток. Клетки, вырабатывающие такие вещества, называют паракринными. Трудность точного определения термина "гормон" особенно хорошо видна на примере катехоламинов - адреналина и норадреналина. Когда рассматривается их выработка в мозговом веществе надпочечников, их обычно называют гормонами, если речь идет об их образовании и выделении симпатическими окончаниями, их называют медиаторами.
Регуляторные гипоталамические гормоны - группа нейропептидов, включая недавно открытые энкефалины и эндорфины, действуют не только как гормоны, но и выполняют своеобразную медиаторную функцию. Некоторые из регуляторных гипоталамических пептидов обнаружены не только в нейронах головного мозга, но и в особых клетках других органов, например кишечника: это вещество Р, нейротензин, соматостатин, холецистокинин и др. Клетки, вырабатывающие эти пептиды, образуют согласно современным представлениям диффузную нейроэндокринную систему, состоящую из разбросанных по разным органам и тканям клеток.
Клетки этой системы характеризуются высоким содержанием аминов, способностью к захвату предшественников аминов и наличием декарбоксилазы аминов. Отсюда название системы по первым буквам английских слов Amine Precursors Uptake and Decarboxylating system - APUD-система - система захвата предшественников аминов и их декарбоксилирования. Поэтому правомерно говорить не только об эндокринных железах, но и об эндокринной системе, которая объединяет все железы, ткани и клетки организма, выделяющие во внутреннюю среду специфические регуляторные вещества.
Химическая природа гормонов и биологически активных веществ различна. От сложности строения гормона зависит продолжительность его биологического действия, например, от долей секунды у медиаторов и пептидов до часов и суток у стероидных гормонов и йодтиронинов. Анализ химической структуры и физико-химических свойств гормонов помогает понять механизмы их действия, разрабатывать методы их определения в биологических жидкостях и осуществлять их синтез.
Классификация гормонов и БАБ по химической структуре:
- Производные аминокислот: производные тирозина: тироксин, трийодтиронин, дофамин, адреналин, норадреналин; производные триптофана: мелатонин, серотонин; производные гистидина: гистамин.
- Белково-пептидные гормоны: полипептиды: глюкагон, кортикотропин, меланотропин, вазо-прессин, окситоцин, пептидные гормоны желудка и кишечника; простые белки (протеины): инсулин, соматотропин, пролактин, паратгормон, кальцитонин; сложные белки (гликопротеиды): тиреотропин, фоллитропин, лютропин.
- Стероидные гормоны: кортикостероиды (альдостерон, кортизол, кортикостерон); половые гормоны: андрогены (тестостерон), эстрогены и прогестерон.
- Производные жирных кислот: арахидоновая кислота и ее производные: простагландины, простациклины, тромбоксаны, лейкотриены.
Несмотря на то, что гормоны имеют разное химическое строение, для них характерны некоторые общие биологические свойства.
Общие свойства гормонов:
- Строгая специфичность (тропность) физиологического действия.
- Высокая биологическая активность: гормоны оказывают свое физиологическое действие в чрезвычайно малых дозах.
- Дистантный характер действия: клетки-мишени располагаются обычно далеко от места образования гормона.
- Многие гормоны (стероидные и производные аминокислот) не имеют видовой специфичности.
- Генерализованность действия.
- Пролонгированность действия.
Установлены четыре основных типа физиологического действия на организм: кинетическое, или пусковое, вызывающее определенную деятельность исполнительных органов; метаболическое (изменения обмена веществ); морфогенетическое (дифференциация тканей и органов, действие на рост, стимуляция формообразовательного процесса); корригирующее (изменение интенсивности функций органов и тканей).
Гормональный эффект опосредован следующими основными этапами: синтезом и поступлением в кровь, формами транспорта, клеточными механизмами действия гормонов. От места секреции гормоны доставляются к органам-мишеням циркулирующими жидкостями: кровью, лимфой. В крови гормоны циркулируют в нескольких формах: 1) в свободном состоянии; 2) в комплексе со специфическими белками плазмы крови; 3) в форме неспецифического комплекса с плазменными белками; 4) в адсорбированном состоянии на форменных элементах крови. В состоянии покоя 80% приходится на комплекс со специфическими белками. Биологическая активность определяется содержанием свободных форм гормонов. Связанные формы гормонов являются как бы депо, физиологическим резервом, из которого гормоны переходят в активную свободную форму по мере необходимости.
Обязательным условием для проявления эффектов гормона является его взаимодействие с рецепторами. Гормональные рецепторы представляют собой особые белки клетки, для которых характерны: 1) высокое сродство к гормону; 2) высокая избирательность; 3) ограниченная связывающая емкость; 4) специфичность локализации рецепторов в тканях. На одной и той же мембране клетки могут располагаться десятки разных типов рецепторов. Количество функционально активных рецепторов может изменяться при различных состояниях и в патологии. Так, например при беременности в миометрии исчезают М-холинорецепторы, и возрастает количество окситоциновых рецепторов. При некоторых формах сахарного диабета имеет место функциональная недостаточность инсулярного аппарата, т.е. уровень инсулина в крови высокий, но часть инсулиновых рецепторов оккупирована аутоантителами к этим рецепторам. В 50% случаев рецепторы локализуются на мембранах клетки-мишени; 50% - внутри клетки.
Механизмы действия гормонов . Существуют два основных механизма действия гормонов на уровне клетки: реализация эффекта с наружной поверхности клеточной мембраны и реализация эффекта после проникновения гормона внутрь клетки.
В первом случае рецепторы расположены на мембране клетки. В результате взаимодействия гормона с рецептором активируется мембранный фермент - аденилатциклаза. Этот фермент способствует образованию из аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) важнейшего внутриклеточного посредника реализации гормональных эффектов - циклического 3,5-аденозинмонофос-фата (цАМФ). цАМФ активирует клеточный фермент протеинкиназу, реализующую действие гормона. Установлено, что гормонозависимая аденилатциклаза - это общий фермент, на который действуют различные гормоны, в то время как рецепторы гормонов множественны и специфичны для каждого гормона. Вторичными посредниками кроме цАМФ могут быть циклический 3,5-гуанозинмонофосфат (цГМФ), ионы кальция, инозитол-трифосфат. Так действуют пептидные, белковые гормоны, производные тирозина - катехоламины. Характерной особенностью действия этих гормонов является относительная быстрота возникновения ответной реакции, что обусловлено активацией предшествующих уже синтезированных ферментов и других белков.
Во втором случае рецепторы для гормона находятся в цитоплазме клетки. Гормоны этого механизма действия в силу своей липофильности легко проникают через мембрану внутрь клетки-мишени и связываются в ее цитоплазме специфическими белками-рецепторами. Гормон-рецепторный комплекс входит в клеточное ядро. В ядре комплекс распадается, и гормон взаимодействует с определенными участками ядерной ДНК, следствием чего является образование особой матричной РНК. Матричная РНК выходит из ядра и способствует синтезу на рибосомах белка или белка-фермента. Так действуют стероидные гормоны и производные тирозина - гормоны щитовидной железы. Для их действия характерна глубокая и длительная перестройка клеточного метаболизма.
Инактивация гормонов происходит в эффекторных органах, в основном в печени, где гормоны претерпевают различные химические изменения путем связывания с глюкуроновой или серной кислотой либо в результате воздействия ферментов. Частично гормоны выделяются с мочой в неизмененном виде. Действие некоторых гормонов может блокироваться благодаря секреции гормонов, обладающих антагонистическим эффектом.
Гормоны выполняют в организме следующие важные функции:
- Регуляция роста, развития и дифференцировки тканей и органов, что определяет физическое, половое и умственное развитие.
- Обеспечение адаптации организма к меняющимся условиям существования.
- Обеспечение поддержания гомеостаза.
Функциональная классификация гормонов:
- Эффекторные гормоны - гормоны, которые оказывают влияние непосредственно на орган-мишень.
- Тройные гормоны - гормоны, основной функцией которых является регуляция синтеза и выделения эффекторных гормонов. Выделяются аденогипофизом.
- Рилизинг-гормоны - гормоны, регулирующие синтез и выделение гормонов аденогипофиза, преимущественно тройных. Выделяются нервными клетками гипоталамуса.
Виды взаимодействия гормонов. Каждый гормон не работает в одиночку. Поэтому необходимо учитывать возможные результаты их взаимодействия.
Синергизм - однонаправленное действие двух или нескольких гормонов. Например, адреналин и глюкагон активируют распад гликогена печени до глюкозы и вызывают увеличение уровня сахара в крови.
Антагонизм всегда относителен. Например, инсулин и адреналин оказывают противоположные действия на уровень глюкозы в крови. Инсулин вызывает гипогликемию, адреналин - гипергликемию. Биологическое же значение этих эффектов сводится к одному - улучшению углеводного питания тканей.
Пермиссивное действие гормонов заключается в том, что гормон, сам не вызывая физиологического эффекта, создает условия для ответной реакции клетки или органа на действие другого гормона. Например, глюкокортикоиды, не влияя на тонус мускулатуры сосудов и распад гликогена печени, создают условия, при которых даже небольшие концентрации адреналина увеличивают артериальное давление и вызывают гипергликемию в результате гликогенолиза в печени.
Возрастные изменения эндокринной системы
Гипоталамо-гипофизарная регуляция: гипоталамус стареет структурно и функционально неравномерно, наряду с гибелью нейронов в одних ядрах гипоталамуса, сдвиги в других не очень выражены. Активность нейросекреторных процессов в ядрах гипоталамуса снижается или не меняется. Отмечается ослабление нейросекреторной системы на рефлекторные (кожно-болевое раздражение) или афферентные нервные раздражения и усиливается реакция на гуморальные раздражители - введение адреналина.
Гипофиз у пожилых людей изменяется в массе незначительно. Клеточный состав его изменяется в сторону увеличения базофильных аденоцитов и уменьшения эозинофильных аденоцитов. С годами постепенно падает секреторная активность базофильных аденоцитов, продуцирующих гонадотропный гормон, а в гипофизе наступает значительная редукция капиллярной сети, особенно в задней доле.
При старении развиваются неравномерные изменения в различных звеньях гипоталамо-гипофизарной системы. Они характеризуются, с одной стороны, нарастающим ограничением функций, с другой - мобилизацией адаптационно-регуляторных механизмов.
Надпочечники: с возрастом незначительное увеличение надпочечников за счёт узловатой гиперплазии коры, после 50 лет происходит значительная атрофия клубочковой и сетчатой зон, поэтому уменьшается выделения с мочой 17-кетостероидов, эстрогена, прогнандиола. Возрастное уменьшение гормональной активности коры надпочечников ведёт к снижению адаптационных возможностей организма.
Щитовидная железа: происходит уменьшение размеров фолликулов, падение числа клеток, кристаллизация секрета, увеличение его плотности. Увеличение стромы, коллагеновых и эластических волокон обусловлено исчезновением фолликулов и образованием заместительного фиброза.
Инволютивные процессы в щитовидной железе сопровождаются уменьшением поглощения йода, при этом содержание йода в крови может возрастать. Явления старческого гипотиреоза следует рассматривать, как физиологическое явление.
Климакс у женщин наблюдается в 45-48 лет: снижается выработка эстрогенов, нарушается менструальный цикл, уменьшается матка в размерах; у мужчин - после 45 лет.
Основные изменения эндокринных функций в старости заключаются в: 1) постепенном уменьшении синтеза, секреции и уровня большинства гормонов в крови; 2) повышении чувствительности тканей к эффектам малых доз гормонов; 3) уменьшении реактивности органов мишеней к эффектам больших доз большинства гормонов, 4) снижении эффективности механизмов саморегуляции в эндокринной системе, преимущественно за счет ослабления обратных связей в системе регуляции, 5) низкой эффективности и быстрой истощаемости адаптивных реакций, обеспечиваемых эндокринной системой.
Физиологические особенности эндокринной системы в старости обусловливают риск развития следующих основных нарушений в организме: 1) предрасположенность к развитию сахарного диабета и дисфункции щитовидной железы, 2) появление необычной, «эктопической» продукции гормонов, как правило, опухолевой природы, 3) склонность к нарушениям кальциевого метаболизма, связанная с дефицитом половых стероидов, возрастным уменьшением поступления в организм витамина Д, нарушениями кишечной абсорбции, изменениями характера питания, 4) гормональный дисбаланс из-за возрастных особенностей фармакокинетики и фармакодинамики лекарственных препаратов.
Единственные эндокринные нарушения, которые не возникают в старческом возрасте, относятся к эндокринным сдвигам при менструациях, половом созревании и беременности.
Нейроэндокринные системы. секреции Нейросекреторные элементы переднего гипоталамуса претерпевают в старости дегенеративные изменения. В нейросекреторных нейронах уменьшается размер ядра, снижается содержание ДНК, обновление РНК и белка. Во многих из них ослаблено выведение нейросекрета. Содержание соматолиберина и кортиколиберина в гипоталамусе при старении уменьшается. В гипофизе и крови снижается содержание тиреотропина и кортикотропина. Уровень гонадотропина в старости несколько повышается, что связано, видимо, с активированием нейроэндокринных механизмов по принципу обратной связи в условиях снижения продукции половых стероидов в гонадах. Меняется при старении и соотношение гонадотропинов. Так, содержание фоллитропина у мужчин по мере старения возрастает почти в 4 раза и значительно превышает степень нарастания уровня лютропина, что обусловлено возрастной недостаточностью в яичках гормона ингибина, тормозящего по механизму обратной связи продукцию фоллитропина в гипофизе. Прекращение половой цикличности у женщин обусловлено снижением секреции эстрогенов яичниками и, соответственно, индукции ими предовуляторных выбросов лютропина. По мере старения у женщин снижается и чувствительность гипоталамических центров регуляции секреции гонадотропинов к тормозному действию эстрогенов.
Старение и мужские половые гормоны . Снижение уровня тестостерона (Рис.2-5) у мужчин при старении обусловлено, прежде всего, тестикулярными факторами. Так, в яичках стареющего мужчины уменьшается число клеток Лейдига, снижается кровоснабжение тестикул, нарушается биосинтез стероидов. С возрастом изменяется чувствительность структур гипоталамо-гипофизарной системы, воспринимающих эффекты тестостерона по механизму обратной связи. Так, тормозное влияние введения в кровь экзогенных андрогенов на секрецию лютропина у пожилых мужчин усилено. О возрастных изменениях гипоталамо-гипофизарной системы свидетельствует и исчезновение суточных колебаний концентрации тестостерона в плазме крови, которые имели место в зрелом возрасте. Снижается при этом и частота больших импульсных выбросов в кровь лютропина. Ослабляются опиоидергические влияния на продукцию гонадолиберинов. Некоторое повышение в крови пожилых мужчин уровня эстрогенов связано с увеличением интенсивности превращения тестостерона в эстрон и эстрадиол. Эстрогены снижают у них чувствительность гонадотрофов аденогипофиза к действию гонадолиберина, стимулируют образование в печени и секрецию в кровь тестостеронсвязывающего глобулина, уменьшая концентрацию биологически активного тестостерона. Указанные сдвиги приводят к феминизации стареющего организма. Уменьшается при старении и клеточная рецепция андрогенов, что является одной из причин ослабления синтеза андрогензависимых белков. Снижение с возрастом функций семенников ускоряется под влиянием стресса, алкоголизма, курения табака, острых и хронических заболеваниях.
Старение и женские половые гормоны . У женщин при установлении менопаузы исчезают тормозные влияния половых стероидов и ингибина на продукцию гонадотропинов и повышаются в крови уровня лютропина и, особенно, фоллитропина. Гипоталамический генератор импульсной секреции гонадотропинов продолжает функционировать и обусловливает ее высокую амплитуду, при этом суточная продукция фоллитропина в постменопаузе в 10 раз выше, чем в период фолликулярной фазы молодых женщин, а продукция лютропина в 3 раза выше. После 70 лет у женщин уровень гонадотропинов, частота и амплитуда их импульсной секреции снижаются.
Первые 3-4 года после менопаузы яичники продолжают секретировать некоторые количества эстрогенов, в более поздние сроки источником эстрогенов крови становятся жировая и мышечная ткани, где происходит ароматизация андростендиона, секретируемого надпочечниками. Снижается с возрастом и клеточная рецепция эстрогенов в органах репродуктивной сферы. Однако, эстрогены в старческом организме играют важную физиологическую роль - тормозят лизис костной ткани и развитие остеопороза. Стресс, особенно кратковременный, в отличие от мужчин, не ведет к угнетению образования эстрогенов, а может даже повышать их уровень в крови. Последним объясняют более высокую устойчивость женщин к действию на организм неблагоприятных факторов окружающей среды и большую продолжительность их жизни.
Старение и гипоталамо-гипофизарная система . При старении организма происходит потеря пульсирующего характера секреции гормонов аденогипофиза: соматотропина и тиреотропина.
В старости уменьшается мышечная масса, снижается сила и скорость мышечных сокращений, имеет место замещение части мышечной ткани жировой. Причиной этих изменений могут быть сниженные уровни соматотропина. Умеренные физические нагрузки даже у людей старше 80 лет благотворно сказываются на массе мышечной ткани и мышечной функции, значительно ослабляя возрастное снижение секреции соматотропина. В то же время тяжелые разовые физические нагрузки ведут к повышению в крови уровня соматотропина до 18 раз!
Гормон роста, основной регулирующий рост гормон в детстве, оказывает в молодом возрасте ряд метаболических эффектов - анаболический, липолитический, диабетогенный. Секреция этого гормона имеет пульсирующий и постоянный характер. Начиная с 30-летнего возраста секреция гипофизарного соматотропина имеет тенденцию к снижению. После 55-лет суммарный суточный уровень концентрации гормона в крови на 1/3 ниже, чем у людей 18-33 лет, а ночное пульсирование его секреции становится слабее и исчезает в процессе старения к 70 годам жизни. Этот связанный с возрастом дефицит соматотропина обусловлен снижением секреции гипоталамического соматолиберина, гиперсекрецией соматостатина или сниженной чувствительностью гипофиза к соматолиберину.
Содержание в крови и тканях инсулино-подобного фактора роста или соматомедина (в основном печеночного происхождения) также снижено в старости. При этом степень снижения уровня гормона коррелирует с возрастом: на 11% в 40-50 лет, на 20 % в 50-60 лет, на 22 % в 60-70 лет, на 55 % в 80-90 лет и соответствует степени жирового перерождения скелетных мышц. Эффекты дефицита соматотропина, такие как атрофия массы мышечной ткани и ее жировое перерождение, обратимы под влиянием восстанавливающих доз гормона (это возможно осуществить с помощью образования рекомбинантной ДНК) у экспериментальных животных и людей в возрасте старше 50-лет. Введением в организм в течение нескольких месяцев соматотропина 60-80-летним старикам со сниженным для их возрастной нормы содержанием гормона в крови удается повысить концентрацию соматомедина до уровня молодых людей. Искусственное увеличение содержания последнего у стариков обусловливает повышение на 10% «обезжиренной» массы тела и снижение на 15% массы жировой ткани. После такого восполнения дефицита гормона у старых людей повышалась прочность костей позвоночника, упругость кожи, физическая выносливость, изометрическая сила мышц и скорость основного обмена. При этом отмечены и побочные эффекты у таких людей: увеличение глюкозы в крови натощак и уровня инсулина. Принимая во внимание возможные побочные эффекты введения старикам соматотропина на метаболизм глюкозы (вплоть до диабета), нарушения функции суставов (вплоть до артрита) и сердечно-сосудистой системы (вплоть до артериальной гипертензии), многообещающая, но относительно умеренная полезность влияния этого гормона на скелетные мышцы дает основание критически относиться к применению соматотропина у стариков с лечебной целью. Тем не менее, результат даже частичного восстановления у них массы и функций мышц свидетельствует о сохраняющейся в старости способности клеток тканей реагировать на гормональную стимуляцию. В старости многие ткани, в том числе и мышечная, больше нуждаются в соматотропине не для роста, а для стабилизации в них необходимого уровня синтеза белка.
У стариков снижается способность к длительной активации гипоталамо-гипофизарной системы, что значительно суживает диапазон адаптивных реакций организма. Чувствительность коры надпочечников к действию кортикотропина в старости повышена, однако, длительное введение в организм старых животных экзогенного кортикотропина быстрее ведет к истощению коры надпочечников. Следовательно, в старости биологическая надежность гипоталамо-гипофизарной системы снижена, секреция ее гормонов быстрее подвержена истощению.
В условиях стресса секреция кортизола в старческом возрасте может быть неадекватно высокой. Это обусловлено нарушением функции центральных, в основном, гипоталамических глюкокортикоидных рецепторов и ослаблением обратной связи в гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системе. В сочетании с низкой секрецией половых стероидов и соматотропина эти изменения могут вести к нарушениям психологического статуса, самочувствия, инсулиновой резистентности и другим факторам риска болезней, характерным для стареющего человека. Часто указанные гормональные сдвиги возникают раньше самой календарной старости, отражая процессы преждевременного старения.
Уровень пролактина в крови у лиц пожилого возраста, как правило, увеличен.
Функция щитовидной железы . Уровень тиреоидной активности с возрастом снижается, что обусловлено как уменьшением продукции тиреотропина, так и возрастными изменениями в самой железе. Тиреотропная активность гипофиза у человека максимальна в возрасте 20-30 лет, а к 60-80 годам жизни она снижается почти вдвое. Чувствительность щитовидной железы к малым дозам тиреотропина повышена, что позволяет поддерживать в старости определенный уровень ее активности, однако большие дозы гормона активируют щитовидную железу слабее, чем в молодом возрасте. В крови старого человека происходит перераспределение форм активности гормонов щитовидной железы - снижается количество связанных форм, а свободные формы гормона практически не меняются, что также способствует поддержанию необходимого организму уровня тиреоидных эффектов. В тканях-мишенях растет чувствительность к малым дозам тиреоидных гормонов, но снижается их реактивность к большим дозам, что вообще типично для старческого возраста. Общее изменение тиреоидной активности в старости, очевидно, ответственно за ослабление синтеза белка, нарушение жирового обмена, развитие атеросклероза, изменение вегетативной нервной регуляции внутренних органов. Поэтому ведущим механизмом старения в одно время считалась гипофункция щитовидной железы.
Мозговое вещество надпочечников . При старении уменьшается синтез катехоламинов и перераспределяются пути их метаболического превращения. В надпочечниках вдвое снижается содержание адреналина, уменьшается и общий уровень катехоламинов крови. В то же время, по сравнению со зрелым возрастом, в крови уменьшена концентрация норадреналина - в 6-7 раз, что зависит от степени снижения активности симпатической нервной системы. При этом синтез медиатора и его обратный захват пресинаптическими окончаниями снижены. Происходит и перераспределение путей постсинаптического превращения медиатора - растет активность моноаминоксидазы и уменьшается активность катехол-о-метилтрансферазы. Переход катехоламинов из крови в ткани замедлен как в связи с их низкой концентрацией, так и в результате ослабления способности тканей к связыванию катехоламинов. Соответственно со снижением синтеза, концентрации в крови и метаболизма катехоламинов в старческом возрасте уменьшено содержание в моче основного продукта распада катехоламинов - ванилил-миндальной кислоты. При стрессорных воздействиях на организм в крови старых людей существенно меньше, чем у взрослых, нарастает уровень адреналина. В то же время в этом возрасте растет чувствительность и уменьшается реакционная способность тканей к адреналину. Так, в экспериментах на животных при введении им малых доз гормона сдвиги в уровне сахара крови, артериальном давлении, тонусе сосудов конечностей и почек, возбуждении ангиорецепторов, изменениях гликолиза, гликогенолиза и окислительного фосфорилирования в миокарде у старых животных более выражены, чем у молодых. Однако при введении больших доз адреналина функциональные и обменные сдвиги резче выражены у молодых животных.
Сахар-регулирующие гормоны.
Регулирование уровня глюкозы в крови является функцией организма, имеющей много альтернативных контролирующих механизмов, и поэтому оно остается стабильным у большинства лиц старческого возраста. Аналогичная стабильность при старении касается контроля кислотно-основного состояния и других функций с множественными механизмами регулирования. Вместе с тем поддержание нормального уровня гликемии в старости нарушено: уровень глюкозы в крови натощак при старении постепенно возрастает, тесты выявления толерантности к глюкозе показывают, что после перорального приема сахара уровень глюкозы оказывается выше и дольше держится повышенным у стариков по сравнению с молодыми людьми. Прогрессивное снижение толерантности к глюкозе при старении связано с увеличением резистентности клеток к инсулину и снижением числа инсулиновых рецепторов и ее мембранных переносчиков. Следовательно, в старости формируется скрытая инсулиновая недостаточность. При старении нарастает в крови и содержание веществ, ингибирующих активность инсулина. В то же время в печени компенсаторно снижается активность инсулиназы, что позволяет поддерживать уровень инсулина в крови. В процессе старения снижается надежность функционирования системы инсулиновой регуляции, что создает предпосылки для развития нарушений толерантности к глюкозе и возникновения сахарного диабета.
Кальцийрегулирующие гормоны.
Снижение при старении организма костной массы в результате уменьшения содержания в костях кальция представляет собой закономерное явление (Рис.2-6). Факторы, детерминирующие пик костной массы подразделяются на генетические и негенетические (питание, курение, гиподинамия и физические нагрузки, гипогонадизм и др.).
Факторами, уменьшающими костную массу у пожилых людей, являются возрастные изменения уровня кальцийрегулирующих и половых гормонов, менопауза и сопровождающий ее дефицит эстрогенов, образ жизни (особенности питания, ведущие к дефициту витамина Д и кальция, употребление алкоголя, табакокурение, гиподинамия, лекарственные вещества, нарушающие баланс кальция, например кофеин).
Примерно 60% лиц старческого возраста характеризуются относительным дефицитом потребления витамина Д. У большинства из них отмечены признаки ослабления минерализации костей и повышенный метаболический оборот кальция в костной ткани, что обусловлено некоторым гиперпаратиреоидизмом в условиях дефицита витамина Д. Дефицит последнего играет патогенетическую роль в происхождении сенильного остеопороза, что диктует необходимость искусственного поддержания уровня холекальциферола (кальцитриола) в крови у стариков. В старости возрастает и частота гиперпаратиреоидизма, составляя 1-2 случая на 90 стариков, что является у них одним из основных факторов риска переломов костей. Сенильный остеопороз развивается значительно быстрее под влиянием хронического употребления алкоголя, курения табака, приема избытка кофеина, гипокинезии. Чем больше нарушается здоровый образ жизни, тем чаще и выраженнее проявляется сенильный остеопороз. Постменопаузальный остеопороз и переломы бедра возникают после 60 лет в 1,5-2 раза чаще у женщин, выпивающих более 2-х стаканов кофе в день.
Постменопаузальный остеопороз, как правило, ведет к освобождению в кровь свинца, содержащегося в костной ткани, что может обусловить проявления его токсического эффекта в тканях, ускоряющего процесс старения.
Старение и факторы риска.
Возрастные изменения функции эндокринной системы при старении являются одной из причин увеличения в старости числа факторов риска нарушения здоровья, многие из последних приводят к ускоренному старению организма. Так, курение табака является одним из факторов, ускоряющих процесс старения, что связано с прогрессированием нарушений кровоснабжения тканей и гипоксии. Избыточное питание - мощный фактор риска в старости – также ускоряет процесс старения. Это связано с тем, что избыточное поступление в организм нутриентов приводит не только к ожирению, но и вызывает развитие метаболического синдрома с недостаточностью инсулярного аппарата, атеросклероза, артериальной гипертензии и ишемической болезни сердца.
Возникающие в пожилом и старческом возрасте нейроэндокринные перестройки в виде ослабления связей в системах гипоталамус - аденогипофиз - эндокринные железы (гонады, надпочечники, щитовидная железа) обусловливают снижение адаптационных способностей организма. Ослабевает при старении и приспособительное значение общего адаптационного синдрома. При длительных или повторных стрессах в старческом возрасте быстрее наступает стадия истощения стресса и угнетение приспособительных реакций организма. Длительный стресс ведет в старческом возрасте к быстрому снижению секреторной функции надпочечников и, соответственно, экскреции кортикостероидов. Адаптивные возможности старческого организма в большей мере обеспечиваются снижением его реактивности к действию стрессорных факторов. Однако процесс старения ведет не только к количественному изменению адаптационных способностей организма, меняется и качественный характер приспособления. Если в зрелом возрасте в основе гипоталамической активации лежат преимущественно норадренергические механизмы, то в старости психоэмоциональный и болевой стресс ведут к активации и серотонинергических механизмов. Эти изменения медиаторных субстанций при стрессе в старости не затрагивают задний отдел гипоталамуса, они выявляются только в переднем и среднем отделах, тогда как в зрелом возрасте норадренергические механизмы активируются во всех трех его отделах. В процесс регуляции секреции альдостерона при стрессе в старости вовлекаются дофаминергические механизмы гипоталамуса.
При старении уровень альдостерона в крови имеет тенденцию к снижению по сравнению с концентрацией гормона в зрелом возрасте. В то же время применение гипокалорийной диеты в опытах на животных с целью продления им жизни сопровождалось стабильным повышением концентрации альдостерона в крови, что в условиях снижения клеточной рецепции гормона и его связывания тканями в старости имеет адаптивный характер, т.к. направлено на регулирование гомеостазиса ионов калия и натрия.
В процессе старения повышается секреция и уровень вазопрессина в крови, увеличивается чувствительность тканей к гормону, что может служить фактором риска развития патологии водно-солевого обмена и артериальной гипертензии, т.к. прирост секреции вазопрессина при остром стрессе в старости увеличен. Повышенной активности вазопрессинового стрессорного ответа способствует физиологический гипотиреоз старческого возраста.
Активность ренин-ангиотензинной системы при старении снижается, однако в старости чувствительность ренин-ангиотензинной системы к нагрузкам малой интенсивности увеличена, тогда как субмаксимальные нагрузки вызывают менее выраженный и продолжительный эффект активации этой системы, чем в молодом возрасте.
Таким образом, в старости чувствительность организма к стрессу повышена, но устойчивость приспособления, обусловленная длительностью адаптационных реакций эндокринной системы, существенно снижена. При остром стрессе, вызванном гипогликемией или инфарктом миокарда, снижение уровня тестостерона в крови пожилых мужчин выражено слабее, чем в молодом возрасте. У пожилых женщин психоэмоциональный стресс вызывает выраженное уменьшение содержания в крови эстрогенов, что может способствовать старческому остеопорозу.
Более высокая психоэмоциональная чувствительность пожилых людей к стрессу обусловливают у них более частое развитие алкоголизма. Характерные изменения психики и эмоционального поведения пожилых людей при хроническом алкоголизме могут быть связаны с накоплением соматостатина в полосатом теле и гиппокампе.
Хронический прием алкоголя в пожилом возрасте ведет к значительно более высоким уровням в крови инсулино-подобного фактора роста, по сравнению с непьющими пожилыми людьми. Старение и алкоголь увеличивают чувствительность митохондрий к повреждающему действию внутриклеточного избытка кальция. Этот эффект ослабляется глюкагоном.
Повышение уровня норадреналина в крови и симпатической активности после 60 лет в значительной степени может быть обусловлено курением табака. При наличии у них дуоденальной язвы, даже в анамнезе, возрастное повышение уровня норадреналина в крови выражено сильнее. Эти люди более чувствительны к стрессу, чем общая популяция соответствующего возраста, и они более подвержены развитию болезней, связанных с курением табака. При стрессе в пожилом возрасте курение табака может вызывать более тяжелые последствия и быть причиной развития заболеваний сердечно-сосудистой системы или язвенной болезни скорее, чем гиперсекреция стрессорных гормонов кортизола и адреналина. Сочетание же негативных влияний курения табака и эффектов стрессорных гормонов увеличивает возможность развития патологии сердечно-сосудистой системы и других вредных последствий стресса (язвенная болезнь, злокачественные опухоли, сахарный диабет) в старческом возрасте. Сочетание курения и стресса является ведущим фактором риска развития катаракты, связанной со склерозом ядра хрусталика.
Курение табака женщинами в период постменопаузы способствует нарастанию у них концентрации свинца в крови. Постменопаузальный период, как отмечалось выше, характеризуется повышенным выходом в кровь свинца из костных депо. Курение табака и постменопаузальная перестройка гормональной регуляции костной ткани взаимно усиливают эффект повышения уровня свинца в крови. Женщины, не имевшие в жизни беременности, отличаются в постменопаузальный период существенно более высоким уровнем свинца в крови, от женщин, имевших ранее беременность. Эта разница особенно выражена у них при курении табака. Ранний постменопаузальный период (около 4-х лет) характеризуется более высокими уровнями свинца в крови, чем последующие периоды. Таким образом, курение табака у пожилых женщин является фактором риска токсического действия свинца на ферментные системы клеток организма.