Эндокринная система и гуморальная регуляция (железы внутренней секреции, гипофиз)

Гормоны — биологически активные вещества желёз внутренней секреции, выделяются в кровь, действуют на клетки-мишени в малых количествах, специфично и дистанционно; белковые (инсулин, гормон роста — рецепторы на мембране) и стероидные (половые, кортизол — проникают в клетку). Железы внутренней секреции (без протоков): гипофиз, эпифиз, щитовидная, паращитовидные, надпочечники, тимус; смешанные (внутренняя + внешняя секреция): поджелудочная, половые.

Гипоталамо-гипофизарная система — связь нервной и эндокринной регуляции: нейроны гипоталамуса выделяют рилизинг-гормоны (либерины и статины) в сосуды гипофиза, гипофиз — тропные гормоны, управляющие щитовидной железой, надпочечниками, половыми железами; работает по принципу обратной связи (избыток тироксина тормозит выделение ТТГ). Гуморальная регуляция включает и негормональные вещества: CO₂ возбуждает дыхательный центр, ионы Ca²⁺ и K⁺ влияют на сердце.

Три типа желёз. Железы внешней секреции имеют протоки и выделяют секрет наружу или в полость (потовые, сальные, слюнные, печень); внутренней секреции протоков не имеют и выделяют гормоны в кровь (гипофиз, щитовидная, надпочечники); смешанной секреции совмещают обе функции (поджелудочная железа — сок в кишечник и гормоны в кровь; половые железы — гаметы и гормоны).

Действие важнейших гормонов. Окситоцин вызывает сокращения матки при родах и выделение молока при кормлении, а пролактин передней доли гипофиза стимулирует образование молока.

Гипоталамо-гипофизарная система связывает нервную и гуморальную регуляцию: гипоталамус (отдел промежуточного мозга) получает нервные сигналы и выделяет вещества, управляющие гипофизом, а тот — остальными железами. Работает отрицательная обратная связь: избыток гормона железы тормозит выделение тропного гормона гипофиза.

Два пути управления гипофизом. Гипофиз — нижний мозговой придаток массой около 0,5 г, связанный ножкой с гипоталамусом. 1) Нейросекреторные клетки гипоталамуса синтезируют вазопрессин и окситоцин; по аксонам этих клеток гормоны спускаются в заднюю долю гипофиза, запасаются там и выделяются в кровь. 2) Другие нейроны гипоталамуса выделяют в сосуды ножки либерины, усиливающие выделение гормонов гипофиза, и статины, тормозящие его; с кровью они попадают в переднюю, железистую долю, которая выделяет тропные гормоны, гормон роста и пролактин. Так нервный сигнал (холод, стресс, смена дня и ночи) превращается в гормональный по цепи: гипоталамус → гипофиз → периферическая железа → клетки-мишени.

Взаимосвязь нервной и эндокринной систем. 1) Нервная система управляет железами: большинством — через гипоталамус и гипофиз, мозговым слоем надпочечников — напрямую по симпатическим нервам, поэтому адреналин выбрасывается за секунды. Мозговой слой надпочечников по происхождению — видоизменённый симпатический узел, а норадреналин служит и медиатором, и гормоном. 2) Гормоны влияют на нервную систему: тироксин необходим для развития мозга (при его нехватке в детстве — кретинизм) и повышает возбудимость, половые гормоны определяют половое поведение, адреналин повышает бдительность. 3) Обе системы действуют вместе, пример — стресс: быстрая реакция (симпатический отдел и адреналин мобилизуют организм за секунды) и медленная (гипоталамус → кортиколиберин → АКТГ → кортизол поддерживают устойчивость часами и днями).

Эндокринная регуляция у животных. У позвоночных набор желёз сходен с человеческим: гипофиз, щитовидная железа, надпочечники, поджелудочная и половые железы.

Гуморальная регуляция (от лат. humor — жидкость) — управление функциями с помощью химических веществ, которые переносятся кровью, лимфой и тканевой жидкостью: гормонов, продуктов обмена, ионов. Это древний способ регуляции — химические сигналы есть у всех организмов, включая одноклеточных и растения. У животных с нервной системой обе регуляции объединены в нейрогуморальную, и ведущая роль принадлежит нервной.

Свойства гормонов: высокая биологическая активность (действуют в ничтожных концентрациях), специфичность (влияют на клетки-мишени с соответствующими рецепторами), дистантность действия (переносятся кровью), быстрое разрушение — поэтому выделение должно быть постоянным.

Механизм действия гормонов. Гормон не даёт энергии и не служит строительным материалом — он меняет скорость уже идущих в клетке процессов: активность ферментов, проницаемость мембран, работу генов. Путь действия зависит от того, может ли гормон пройти через мембрану клетки-мишени.

Гормоны часто действуют согласованно. Антагонисты влияют противоположно: инсулин снижает уровень глюкозы в крови, глюкагон повышает; кальцитонин снижает уровень кальция, паратгормон повышает. Синергисты действуют в одну сторону: глюкагон, адреналин и кортизол повышают уровень глюкозы — а снижает его только инсулин.

Действие важнейших гормонов. Вазопрессин (антидиуретический гормон) усиливает обратное всасывание воды в почках — мочи образуется меньше, она концентрированнее. Окситоцин вызывает сокращения матки при родах и выделение молока при кормлении, а пролактин передней доли гипофиза стимулирует образование молока. Кальцитонин щитовидной железы снижает уровень кальция в крови (кальций откладывается в костях), паратгормон повышает его (кальций выходит из костей и меньше теряется с мочой). Альдостерон коры надпочечников задерживает в организме натрий, а с ним воду, и усиливает выведение калия. Кортизол повышает уровень глюкозы (печень образует её из аминокислот) и подавляет воспаление. Адреналин за секунды учащает и усиливает сокращения сердца, расширяет бронхи и зрачки, повышает уровень глюкозы (распад гликогена печени), сужает сосуды кожи и органов пищеварения и расширяет сосуды скелетных мышц. Во время беременности жёлтое тело яичника, а затем плацента выделяют прогестерон, сохраняющий беременность. Гормоны вырабатывают и органы, которые не относят к железам: желудок и кишка (гастрин, секретин), почки (эритропоэтин).

Эндокринная регуляция у животных. У беспозвоночных гормоны выделяют главным образом нейросекреторные клетки нервных узлов — нервная и гуморальная регуляция тесно связаны уже у них. У насекомых экдизон (гормон линьки) вызывает линьку, а ювенильный гормон сохраняет личиночные признаки: пока его много, после линьки получается личинка следующего возраста, когда его становится мало — куколка, а без него — взрослое насекомое (метаморфоз). У позвоночных набор желёз сходен с человеческим: гипофиз, щитовидная железа, надпочечники, поджелудочная и половые железы. У земноводных метаморфоз запускает тироксин: головастик без щитовидной железы не превращается в лягушку, а тироксин, добавленный в воду, ускоряет превращение. От гормонов отличают феромоны — вещества, которые выделяются во внешнюю среду и действуют на других особей того же вида (половые аттрактанты бабочек, метки территории).