Гормоны и работа эндокринной системы

Гормоны — это биологически активные вещества, которые вырабатываются специальными эндокринными железами, расположенными в разных частях тела, и оказывают целенаправленное воздействие на деятельность других органов и тканей. Гормоны не зря называют химическими курьерами организма. Они участвуют во всех процессах роста, развития, размножения и обмена веществ. Эндокринные железы, в которых вырабатываются гормоны, не имеют выводного протока. Они выводят продукт своей деятельности непосредственно в кровь.

Стероидные гормоны — это группа физиологически активных веществ (половые гормоны, надпочечники и др.), регулирующих процессы жизнедеятельности у человека. Основа молекулы стероида — структура из 17 атомов углерода, окруженная 28 атомами водорода, соединенного с кислородом

Действие гормонов

Гормоны участвуют во многих основополагающих для организма процессах, например, таких как рост и размножение. Обычно они влияют на химические реакции клеток-мишеней (аномальных красных клеток крови), определяя скорость поглощения ими питательных веществ и выделения энергии. Гормоны, действующие на весь организм и вырабатываемые главными эндокринными железами, известны как общие гормоны. К ним относятся инсулин и половые гормоны. Но есть и множество локальных гормонов, которые действуют на небольшом отдалении от мест их синтеза. Например, секретин, вырабатывающийся в двенадцатиперстной кишке в ответ на присутствие пищи. Он достигает расположенной близко поджелудочной железы и стимулирует выделение ею необходимых для пищеварения ферментов. Еще один локальный гормон — ацетилхолин. Он вырабатывается всякий раз, когда нерв передает сигнал о сокращении мышечной клетки.

Гипофиз не только сам выделяет гормоны, но и контролирует активность многих других эндокринных желез

Химический состав и механизм действия гормонов

По химическому составу гормоны подразделяются на 2 основные группы: 1) белки и их производные; 2) стероиды. Например, половые гормоны — это стероиды, инсулин — белок, а гормоны щитовидной железы — производные белка.

Любой гормон, достигнув нужной клетки, начинает действовать только в том случае, если соединится с соответствующим рецептором на ее мембране. После этого он стимулирует синтез циклического аденозинмонофосфата (АМФ). Это вещество активирует синтез ферментов внутри клетки, а в результате возникают специфические реакции и вырабатываются необходимые вещества. Например, АМФ, который образуется в присутствии гормона инсулина, приводит к использованию глюкозы внутри клетки, а в присутствии глюкагона — к высвобождению глюкозы и к выделению энергии.

Сделав свое дело, гормоны утрачивают активность под воздействием самих клеток-мишеней или уносятся в печень, где разрушаются, и либо удаляются из организма, либо используются для создания новых молекул гормона.

Действие гипоталамуса

Гипоталамус — это посредник между центральной нервной системой и эндокринными железами. В него поступают химические медиаторы из нервных клеток мозга, а в ответ на раздражение он вырабатывает гормоны вазопрессин и окситоцин, которые затем накапливаются в задней доле гипофиза и выделяются оттуда под прямым контролем нервных импульсов гипоталамуса. Существует также связь между нервными клетками гипоталамуса и выделениями из передней доли гипофиза. Специальные нервные клетки в гипоталамусе создают рилизинг-факторы, которые воздействуют на клетки передней части гипофиза до того, как они начнут выделять гормоны.

Для исследования роли гипоталамуса и других участков мозга используется метод ядерного магнитного резонанса

Влияние гормонов на чувства

Гормональная регуляция изначально осуществляется в головном мозгу, поэтому между гормонами и эмоциями существует непосредственная связь. Известны, например, случаи нарушения менструального цикла, если женщина находится в состоянии тревоги. И наоборот, уровни гормонов эстрогена и прогестерона, контролирующие менструации, часто сказываются на настроении женщины.

Гормональный фон может очень сильно влиять на настроение

Считается, что внезапное понижение уровня гормонов, которое наступает как раз перед менструацией, вызывает предменструальный синдром, а высокий уровень гормонов в середине цикла вызывает у многих женщин отличное самочувствие. И не случайно, что именно в это время женщина особенно фертильна и в высшей степени сексуальна. Во время эротического стимулирования уровни эстрогена и прогестерона повышаются в результате попадания в мозг импульсов удовольствия.

В период менопаузы и перед началом менструального цикла женщина в состоянии испытывать сильные эмоциональные подъемы и спады. Это происходит отчасти потому, что ее яичники перестают реагировать на фолликулостимулирующий гормон и не выделяют эстроген и прогестерон. Перемены настроений у женщин могут происходить и по психологическим причинам.

Эндокринные железы и их работа

Эндокринные железы организма — это гипофиз, гипоталамус (часть головного мозга), щитовидная железа, паращитовидная железа, надпочечники, а также часть поджелудочной железы. От гипофиза и гипоталамуса, составляющих единую гипоталамо-гипофизарную систему, зависит работа многих эндокринных желез, например, щитовидной железы, коркового вещества надпочечников, половых желез и др.

Все эндокринные железы находятся под контролем нервной и эндокринной систем, а также продуктов, производящихся экзокринными железами. От состояния и правильной работы эндокринных желез зависит очень многое в жизни человека — активность, настроение и здоровье.

Гипофиз

Гипофиз является ключевым звеном эндокринной регуляции функций организма. Он не только сам выделяет гормоны, но и влияет на производство гормонов другими железами. Расположен гипофиз в углублении основания черепа в так называемом турецком седле. С головным мозгом и гипоталамусом гипофиз связывает ножка, состоящая из нервных волокон. Вместе они контролируют различные химические процессы, основной задачей которых является обеспечение жизнедеятельности всех частей организма. Вес гипофиза взрослого человека составляет около 0,6 г. Он разделен на 2 половины — переднюю и заднюю, которые действуют независимо друг от друга. Задняя доля соединена с гипоталамусом гипофизарной ножкой. Именно в этой доле и накапливаются вазопрессин и окситоцин, синтезированные в гипоталамусе. Передняя доля гипофиза (аденогипофиз) вырабатывает гормоны, влияющие на другие железы и ткани. Она не имеет прямых нервных связей с гипоталамусом, поэтому зависит от гуморальных факторов, в том числе от нескольких гормонов гипоталамуса, которые переносятся специальной группой кровеносных сосудов (гипофизной воротной системой).

Гипофиз находится у нижней части головного мозга. Защитой для него служит турецкое седло (костная структура)

Четыре гормона гипофиза побуждают другие железы вырабатывать собственные гормоны. Некоторые из этих гормонов поступают с кровью обратно в гипофиз, и регулируют его деятельность, другие — в гипоталамус, также стимулируя его работу, влияющую, в свою очередь, на гипофиз

Хотя многие команды для выделения гормонов исходят из гипоталамуса, передняя доля гипофиза сама контролирует выделение гормонов, а частично контроль осуществляется веществами, циркулирующими в крови. Например, выработка тиреотропного гормона (ТТГ), стимулирующего щитовидную железу, тормозится, когда в крови оказывается высокое содержание гормона щитовидной железы. Этот принцип контроля гипофиза за многими гормонами называется «негативной обратной связью». Он означает, что уровень гормона, выделенного в железах, отдаленных от гипофиза (но зависимых от него), никогда не сможет подняться слишком высоко, так как отрицательная обратная связь в гипофизе перекроет выделение стимулирующих гормонов.

Гормоны гипофиза

Задняя доля гипофиза вырабатывает антидиуретический гормон (АДГ) и окситоцин. АДГ контролирует водный баланс, воздействуя на почечные канальцы. При выделении АДГ в кровь почки задерживают воду. Когда гормон не выделяется, большее количество воды удаляется из организма с мочой. Окситоцин отвечает за начало родовой деятельности и сокращение матки. Он также играет важную роль в появлении молока в грудных железах в период лактации. У мужчин этот гормон связан с развитием оргазма.

Передняя доля гипофиза вырабатывает 6 основных гормонов, из которых 4 связаны с контролем над щитовидной железой, надпочечниками и половыми железами (яичниками — у женщин, яичками — у мужчин). Работу щитовидной железы стимулирует тиреотропный гормон, а на кору надпочечников влияет адренокортикотропный гормон. Общие уровни гормона щитовидной железы и кортизона из надпочечников поддерживаются сочетанием негативной обратной связью с гипофизом и дополнительными сигналами, идущими от гипоталамуса. Передняя доля гипофиза вырабатывает также фолликулостимулирующий и лютеинизирующий гормоны (ФСГ и ЛГ), которые, в свою очередь, стимулируют выделение главных половых гормонов, эстрогена и прогестерона (контролируют менструальный цикл у женщин и стимулируют выделение мужских гормонов и спермы).

Гормон пролактин у женщин стимулирует образование молока. Когда его много, он тормозит овуляцию и менструальный цикл, поэтому кормящие женщины редко беременеют. У мужчин пролактин регулирует образование сперматозоидов и влияет на вторичные половые признаки.

Два гормона гипофиза отвечают за образование грудного молока, а окситоцин вызывает движение молока. Грудное молоко выделяет выстилка альвеолы молочной железы. Когда ребенок сосет грудь, молоко движется по протокам к соску

Другой гормон передней доли гипофиза — гормон роста, способствует нормальному росту в детстве и юности, а в дальнейшем влияет на обмен углеводов в тканях.

Щитовидная железа

Щитовидная железа состоит из двух долей, которые лежат по обе стороны от трахеи. Доли соединены небольшим тканевым мостиком, в котором может находиться меньшая по размеру центральная пирамидальная доля. Щитовидная железа вырабатывает 3 гормона: тироксин (Т4), трий- одтиронин (ТЗ) и тиреокальцитонин (кальцитонин). Они стимулируют рост и развитие организма, контролируют энергетический обмен. Щитовидная железа находится под контролем гипофиза, точнее — тиреотропного гормона, который стимулирует синтез тироксина. Если уровень тироксина увеличивается, то выработка тиреотропного гормона снижается. Для работы щитовидной железы необходим йод. Его недостаток может привести к различным нарушениям функций щитовидной железы, в частности к развитию эндемического зоба (увеличение щитовидной железы).

Локализация щитовидной железы и клетки, синтезирующие и выделяющие тироксин

Сам гипофиз находится под влиянием гипоталамуса, и объем произведенного тиреотропного гормона увеличивается, если происходит выделение из гипоталамуса ТВГ (гормона, способствующего выделению тиреотропного гормона).

Паращитовидные железы

Позади щитовидной железы расположены 4 паращитовидные железы. Они выделяют паратгормон и контролируют уровень кальция в организме. Кальций — это главный структурный элемент при образовании костей и зубов; он также играет значительную роль в работе мышц и нервных клеток. Пониженный уровень кальция может привести к судорогам. Абсорбция кальция в кровь контролируется витамином D и паратгормоном. Если уровень содержания кальция в крови слишком низкий, паращитовидные железы увеличивают выделение паратгормона, который забирает кальций из костей, чтобы повысить его уровень в крови. Если кальция слишком много, паращитовидные железы уменьшают или совсем прекращают выделение паратгормона.

Паращитовидные железы очень малы. Две верхние находятся позади щитовидной железы. Интересно, что две нижние (внутренние) паращитовидные железы могут лежать внутри щитовидной железы или сразу под ней внутри горла

При понижении уровня тироксина гипофиз начинает выделять тиреотропный гормон

Поджелудочная железа

Поджелудочная железа расположена в верхней части брюшной полости, перед позвоночником и поверх аорты и полой вены. Ее головка охвачена двенадцатиперстной кишкой. Поджелудочная железа на самом деле представляет собой 2 железы: эндокринную и экзокринную. Эндокринная железа выделяет гормоны: инсулин, глюкагон, соматостатин, панкреатический полипептид, грелин. Экзокринная железа выделяет в двенадцатиперстную кишку пищеварительные ферменты (липазу, амилазу, протеазы).

Поджелудочная железа сохраняет нормальный баланс сахара в крови, а также способствует пищеварению. Кроме этого, она выделяет пищеварительные ферменты в тонкий кишечник

Гормоны инсулин и глюкагон вырабатываются в островках Лангерганса и попадают в поток крови через мезентериальную вену

Инсулин способствует накоплению в печени глюкозы, необходимой организму для производства энергии. При необходимости эта глюкоза поступает в кровь, а инсулин способствует ее попаданию в клетки

Основные структуры в поджелудочной железе — это ацинусы (дольки). Они представляют собой скопления выделяющих секрет клеток вокруг слепого конца маленького протока. Маленькие протоки постепенно объединяются в один главный проток, идущий по центру поджелудочной железы. Среди долек находятся маленькие группы клеток, так называемые островки Лангерганса; именно они и являются эндокринной частью поджелудочной железы, выделяя инсулин, глюкагон и другие гормоны. Инсулин контролирует содержание сахара в крови на нормальном уровне, позволяя ему проникать в клетки и обеспечивать энергию. Если уровень содержания сахара в крови начинает расти выше определенных границ, островки Лангерганса реагируют выделением инсулина в кровь. При этом инсулин нейтрализует действие кортизона и адреналина, которые повышают уровень содержания сахара в крови.

Надпочечники

Надпочечники — это парные эндокринные железы, расположенные в непосредственной близости к верхнему полюсу каждой почки. Каждая железа состоит из мозгового вещества и коры. Мозговое вещество надпочечника выделяет адреналин и близкородственный ему норадреналин. Вместе они готовят тело к сверхусилию, которое необходимо при встрече с опасностью для преодоления стресса и выполнения трудной задачи. Психологический стресс или физическая опасность вызывает одинаковую реакцию организма. Выброс адреналина заставляет сердце биться чаще, повышает давление, затем сужает кровеносные сосуды у поверхности тела (от этого человек бледнеет). Под воздействием адреналина глюкагон превращается в глюкозу, которая распадается с выделением энергии. Когда опасность проходит или стресс снимается, синтез адреналина снижается и организм возвращается в нормальное состояние. Но если стрессовая ситуация не прекращается, и организм долго остается мобилизованным, то высок риск подвергнуться различным заболеваниям.

Надпочечники

Кора надпочечников

Кора надпочечника выделяет несколько стероидных гормонов, самыми важными из которых являются альдостерон и кортизон. Альдостерон воздействует на почки для того чтобы они уменьшали объем соли, теряющейся с мочой. Соль в организме растворена в большом количестве воды, поэтому при большой потере соли организм теряет и воду, что уменьшает объем и давление циркулирующей крови (влияет на эффективность работы сердца), снижает уровень потребления кислорода. Уровень альдостерона контролируется гормоном ренином, который вырабатывают почки. Когда альдостерона мало, почки синтезируют ренин, и уровень гормона повышается.

Мозговое вещество надпочечников производит адреналин (готовит организм к действию), норадреналин (поддерживает постоянное давление). Кора надпочечников производит альдостерон (контролирует баланс соли и углеводов), кортизон (стимулирует синтез и хранение глюкозы), половые гормоны андрогены (вызывают развитие мужских вторичных половых признаков, причем у обоих полов)

Кортизон отвечает за повышение уровня глюкозы в крови, при необходимости превращая глюкозу в белок. Кортизон также жизненно необходим для функционирования иммунной системы. Синтез самого кортизона стимулируется адренокортикотропным гормоном, производимым в гипофизе. Для повышения уровня кортизона гипофиз выделяет адренокортикотропный гормон (АЮТ).

Половые гормоны (андрогены), дополняют гормоны, вырабатываемые мужскими и женскими половыми железами. Таким гормоном является тестостерон, который вырабатывается и корой надпочечников, и семенниками (у мужчин), и в небольшом количестве — яичниками (у женщин).

Соль — это жизненно важная часть жидкости, омывающей клетки. Она также определяет баланс циркулирующей крови в организме. Почки поддерживают баланс соли в организме. А их деятельность контролируется альдостероном