Эндокринная система

Вместе с другими системами:
Нервной
Иммунной
Аутакоидной
Химические сигналы эндокринной системы управляют функциями клеток, тканей, органов, систем органов и тела в целом

История:
Арнольд Бертольд (пересадка семенников,1849)
Клод Бернар (внутренняя секреция, 1885)
Шарль-Эдуард Броун-Секар (элексир «молодости», 1889)
Эрнест Старлинг (термины: гормон, эндокрины, 1905)

Эволюция представлений об эндокринной системе

Эндокринная система:
? Эндокринные железы
?Эндокринные клетки
Мишени (для гормонов: клетки, ткани, органы)

Пептиды и белки
Стероидные гормоны
Смешанная группа гормонов (производные аминокислот – иодированные тиронины щитовидной железы, производные жирных кислот – эйкозаноиды, газы – оксид азота)
Классификация гормонов

Стимулы для эндокринной клетки :
Эндокринная клетка
Гормон
ПД нейрона
Нутриенты
Гормоны
Ионы
Цитокины

Гормоны (кортизол) управляют синтезом простагландинов
(аутакоидная система)

Скоростью продукции гормонов
Скоростью доставки к органам-мишеням
Скоростью деградации и элиминации гормонов
Концентрация гормонов в плазме крови определяется следующими факторами:

Вертикальная эндокринная ось с обратной связью контролирует продукцию гормонов в железе

Примеры обратных вертикальных регуляторных связей в системе гипоталамус-гипофиз-эндокринные клетки желез

Ритмы выхода гормонов в кровь

Нарушения синтеза гормонов

Аутокринный путь
Паракринный путь
Юкстакринный путь
Эндокринный путь
Через синапс
Пути передачи химических сигналов – химический сигналинг

Пути химического сигналинга

Два механизма действия гормонов:
– через рецептор на мембране клетки-мишени
– через рецептор внутри клетки-мишени

Метаболическое
Синергизм
Антагонизм
Пермиссивное
Виды действия гормонов

Гипоталамус – дирижер эндокринной системы – центральная «фигура» нейроэндокринной сигнализации

(Помните! – дирижер) нервной, гормональной и иммунной систем и управляет жизненно-важными функциями внутренней среды
Гипоталамус - орган ЦНС, но нейроны его производят гормоны, которые влияют на ЦНС и гипофиз. Гипофиз - это эндокринный орган.
Вот почему гипоталамус является интегратором внутренней среды

Гипоталамус управляет буквально выживанием человека
Интеграция и контроль:
Гомеостаза и поведенческих реакций
Реакций внутренних органов на изменения внешней среды
Роста и развития (клеток, тканей, органов)
Репродукции
Гипоталамус действует через:
Эндокринную систему
Автономную нервную систему
Лимбическую систему (мотивации)
Соматическую нервную систему
Ретикулярную формацию

Особую роль приобретает гипоталамус как интегратор в стрессовых ситуациях (эмоциональные нагрузки, болезнь).
Происходит выброс большого количества адаптационных гормонов: состояние «отсутствия функций мозга»

Локализация и границы гипоталамуса

Гипоталамус – часть промежуточного мозга, образует стенки III желудочка, содержит около 40 ядер, которые состоят из различных по своему строению нейронов. Стенки гипоталамуса к основанию переходят в воронку, которая заканчивается гипофизом.
Гипофиз расположен также на вентральной поверхности головного мозга в основании черепа на дне турецкого седла клиновидной кости. Имеет овальную форму размером1• 1,3 • 0,6 см и весом около 1 г. У человека различают переднюю (аденогипофиз) долю и заднюю (нейрогипофиз).
Гипоталамус и гипофиз - два разных органа:
? Связаны единой функцией
? Образуют гипоталамо-гипофизарную ось
Напомню топографию гипоталамуса и гипофиза

Эфферентные связи гипоталамуса

Афферентные связи гипоталамуса

Дизайн гипоталамуса

Нейроны вентромедиальной части продуцируют пептидные рилизинг-гормоны (либерины и статины).
Рилизинг-гормоны управляют секреторными клетками аденогипофиза. Как?
? Аксоны нейронов через аксо-вазальные синапсы высвобождают рилизинг-гормоны (нейросекреты) в воротную систему гипофиза, которая находится в передней части ножки гипофиза (срединное возвышение).
? Далее рилизинг-гормоны по кровотоку воротной системы «сплавляются» к хромаффинным клеткам аденогипофиза и управляют синтезом его гормонов.
Путь и эффекты гормонов гипоталамуса

Нейрсекреторный путь гормонов гипоталамуса по воротной системе
Вертикальная ось гипоталамус - аденогипофиз

Либерины (высвобождающие): активируют синтез и высвобождение гормонов аденогипофиза: КРГ – кортиколиберин, ТРГ – тиролиберин, ГнРГ – гонадолиберин, СТГ-РГ – соматолиберин.
Статины (ингибирующие): тормозят синтез и секрецию гормонов аденогипофиза: соматостатин, дофамин-ПИГ.
Гормоны гипоталамуса – рилизинг-гормоны (они же гипофизтропные) разделяют на:

Тропность либеринов и статинов относительна, они действуют не только на клетки гипофиза, но и на другие мишени - нейроны ЦНС и клетки ткани других органов:
Примеры:
Конкретные рилизинг-гормоны гипоталамуса относительно селективны, например, ТиреоРилизингГормон (ТРГ) стимулирует тиреотропные, а также маммотропные и соматотропные хромаффинные клетки гипофиза. Соматостатин тормозит не только секрецию СТГ, но также АКТГ, пролактина и ТТГ. ГнРГ вызывает секрецию гонадотропинов ЛГ и ФСГ.
Сегодня важно! знать

Нейропептиды (опиоиды)
Нейротрансмиттеры (дофамин).
Эти гормоны также контролируют синтез и высвобождение гормонов гипофиза.
Таким образом хромаффинные клетки аденогипофиза управляются комбинацией гормонов
Нервные клетки гипоталамуса синтезируют и другие гормоны(кроме рилизинг-гормонов):

Ангиотензин II
Вазоактивный интестинальный пептид (ВИП)
Нейротензин
Нейропептид Y (NYP)
Субстанция Р
Опиоиды и
Холецистокинин (ХЦК)
Хромаффинными клетками гипофиза управляют также следующие нейропептиды:

Аксоны нейронов рострального гипоталамуса образуют аксо-вазальные синапсы с капиллярами первичной капиллярной сети срединного возвышения, из которой формируется вторичная капиллярная сеть.
Из крови капилляров этой сети сразу в аденогипофиз к хромаффинным клеткам высвобождаются в высокой концентрации либерины и статины.
В срединном возвышении самый интенсивный кровоток в теле человека: 10 мл крови протекает через 1 г ткани за 1 минуту. Кровь проходит через аденогипофиз, насыщается гормонами передней доли и попадает в системный кровоток.
Важные детали гипоталамо-гипофизарного (воротного) кровообращения

Из аденогипофиза по возвратным венулам кровь «поднимается» в срединное возвышение, другие отделы гипоталамуса и глубокие отделы мозга. Такой обратный ток крови дает возможность гормонам из аденогипофиза возвращаться в гипоталамус и регулировать выделение рилизинг-гормонов гипоталамуса (negative feedback!).
Из нейрогипофиза также по возвратным венулам кровь, содержащая в высокой концентрации гормоны нейрогипофиза попадает в гипоталамус и регулирует работу их нейросекреторных нейронов.
Отток крови из гипофиза «работает» по принципу обратной отрицательной связи :

Гормоны аденогипофиза по химической структуре:
Пептидные: АКТГ, СТГ и пролактин-аминокислоты
Гликопротеидные: ТТГ, ФСГ и ЛГ состоят из двух субъединиц: одной ά- и одной β- цепи
Каждый гормон аденогипофиза синтезируется в отдельных, специфических клетках

Гландотропные активируют функции мишеней -конкретных эндокринных желез – АКТГ – кора надпочечников, ТТГ – щитовидная железа, ФСГ и ЛГ – половые железы. Контролируются механизмом обратной связи по уровню гормонов их периферических желез.
Негландотропные гормоны оказывают действие на многие клетки тела: СТГ является фактором роста, пролактин стимулирует лактацию, рилизинг-гормоны управляют синтезом гормонов аденогипофиза.
Гормоны аденогипофиза селективны:

При нормальной функции аденогипофиза введение в кровь смеси рилизинг-гормонов вызывает увеличение концентраций всех гормонов аденогипофиза в плазме крови - стимуляторный тест

нейропептиды
интерлейкин 6
факторы роста (например, эпидермальный ФР, трансформирующий ФР ά и β)
пептид РАСАР(pituitary adenylate cyclase activating polypeptide).
Эти химические сигнальные молекулы синтезируются клетками гипофиза в дополнение к их основным гормонам или транспортируются к гипофизу по пептидергическим нервам
Паракринные действия на клетки гипофиза

Аденогипофиз

АКТГ (кортикотропин) управляет продукцией стероидных гормонов корой надпочечников
ТТГ (тиротропин) регулирует функцию щитовидной железы
ЛГ и ФСГ – у женщин контролируют созревание фолликулов, овуляцию, секрецию половых гормонов, беременность. У мужчин – сперматогенез, синтез тестостерона
Гормоны действуют на «свои» клетки-мишени, где связываются со специфическими рецепторами клеток эндокринной железы и таким образом индуцируют биосинтез и высвобождение периферических гормонов.
Гландотропные гормоны: АКТГ, ТТГ, ЛГ, ФСГ

Гландотропные гормоны действуют не только на «свои» эндокринные железы, но и оказывают другие эффекты на периферии тела человека. Например, секреция АКТГ способствует загару под действием солнечных лучей.
Известно!

СТГ человека состоит из 191 аминокислоты, мол. масса 21,5 кДа. Транскрипция генов СТГ и синтез стимулируется соматолиберином(СТГ-РГ) и эстрогеном.
СТГ хранится в больших гранулах соматотропных клеток аденогипофиза.
Базальный уровень секреции СТГ создается выбросами его в кровь ночью, сигналом для секреции является первая фаза глубокого сна.
СТГ циркулирует в крови вместе со связывающим белком и этот комплекс образует резерв СТГ.
Соматотропный гормон - СТГ(негландотропный гормон аденогипофиза) синтезируется в соматотропных клетках аденогипофиза и обладает видовой специфичностью

Концентрация в плазме крови СТГ и соматолиберина синхронны с уменьшением выброса соматостатина

Соматолиберин (СТГ-РГ)
Соматостатин (СИГ)
Тиролиберин (ТРГ)
Дофамин
Факторы роста – ИФР-1, ИФР-2 (инсулиноподобные факторы роста)
Метаболиты, связанные с обменом глюкозы, жирных кислот, аминокислот
Секрецию СТГ регулируют

Наследственность, физические нагрузки, сон, эмоции
Ацетилхолин, серотонин, дофамин, адреналин
Эстрогены, андрогены, кортизол
СТГ стимулирует в печени секрецию ИФР-1 (инсулиноподобный фактор роста, соматомедин-1) и совместно с ним оказывает действие на рост костей в зоне их роста.
Отрицательная обратная связь контроля синтеза СТГ происходит через аминокислоты, глюкозу и, возможно, ИФР-1
На синтез СТГ влияют многие другие факторы

Регуляция СТГ
Основная часть СТГ с кровью попадает в печень, где за 60-90 мин нейтрализуется, но в течение этого времени СТГ «заставляет» гепатоциты выработать ИФР

СТГ–РГ(соматотропного гормона-рилизинг гормон), РГ-РГ(рилизинг- гормон гормона роста) – это пептид гипоталамуса, который стимулирует синтез и высвобождение СТГ
Впервые выделен из опухоли поджелудочной железы у пациента с акромегалией (гиперпродукция СТГ аденогипофизом)
Соматолиберин стимулирует соматотропные клетки, активируя систему цАМФ
Обнаружен еще один высвобождающий СТГ пептид – грелин, который синтезируется эндокринными клетками желудка и доставляется кровью к аденогипофизу
Соматолиберин

СИГ (соматотропинингибирующий гормон) – пептид, синтезируется в нейронах гипоталамуса, эндокринных клетках ЖКТ и поджелудочной железы
СИГ тормозит секрецию СТГ
СИГ тормозит в аденогипофизе также синтез ТТГ и пролактина
СИГ тормозит цАМФ-зависимые процессы через ингибиторный G-белок Gi.
Соматостатин

Соматостатин есть во многих тканях. Он действует на органы, где синтезируется через кровь, как гормон паракринным путем (темные точки на рис.). Играет роль модулятора и нейротрансмиттера на нейроны ЦНС и ВНС. На гормоны и функции, выделенные голубыми прямоугольниками, СИГ оказывает тормозное
действие

СТГ связывается с рецептором на мембране клетки-мишени, происходит димеризация рецептора и его активация. После этого включаются внутриклеточные процессы фосфорилирования рецептора: выработка ДАГ (1,2-диацилглицерола) и активация протеинкиназы С (ПКС)
СТГ негландотропный гормон, поэтому действует на свои клетки-мишени без посредничества других желез.
Механизм действия СТГ на клетки- мишени

СТГ – гормон анаболик. Он усиливает обеспечение клеток аминокислотами и увеличивает синтез белка
В печени СТГ стимулирует синтез ИФР-1 и вместе с ИФР-1 вызывает рост костей в пубертатном периоде развития
СТГ увеличивает объем мышц, т.к. повышает синтез белка в них
СТГ увеличивает также объем мягких тканей тела
Функции СТГ

Капилляры гипоталамуса тесно связаны с капиллярной сетью циркумвентрикулярных органов (ЦВО) – на рис. в голубых прямоугольниках. ЦВО находятся вне ГЭБ. Поэтому гормоны и др. химические сигналы достигают гипоталамуса

Пептидный гормон -199 аминокислот
Синтез резко увеличивается в период беременности и во время лактации
ТРГ, ВИП, ангиотензин II, эндогенный опиоид и эстрогены стимулируют высвобождение пролактина
Дофамин (вне лактации)тормозит синтез практически постоянно, также угнетает синтез пролактина пролактинингибирующий гормон (ГИП)
Пролактин синтезируется в лактотропных и маммотропных клетках аденогипофиза. Мишени – молочные железы

Пролактин вместе с половыми гормонами вызывает рост и дифференцировку молочных протоков.
Секреция пролактина симулируется нервными сигналами от сосков грудных желез

Регуляция пролактина

Пожалуйста, самостоятельно изучите
Гландотропные гормоны АКТГ, ТТГ, ФСГ, ЛГ

Гормоны нейрогипофиза: антидиуретический гормон (АДГ -аргининвазопрессин, вазопрессин) и окситоцин. Стимулы к их высвобождению исходят из гипоталамуса

АДГ и окситоцин синтезируются в паравентрикулярных и супраоптических ядрах гипоталамуса путем нейросекреции. Высвобождение гормонов в кровоток нейрогипофиза происходит через аксовазальные синапсы. Мишени АДГ- через V2- рецепторы - собирательные трубки и через V1 рецепторы - ГМК стенки сосудов

Вазопрессин обладает выраженным сосудосуживающим действием
АДГ и вазопрессин состоят из девяти аминокислот
▷ Действие АДГ исходит из названия –уменьшает диурез путем реабсорбции воды в собирательных трубках нефрона АДГ - гормон - волюморегулятор

Окситоцин – липолитический гормон, действует паракринным путем на желтое тело. Эффекты гормона реализуются при родах и при кормлении ребенка. На механические раздражения матки, ее шейки происходит выброс окситоцина в кровь, что приводит к сильным и частым сокращениям матки.
В период лактации механические раздражения соска молочной железы вызывает сокращение молочных протоков и приводит к увеличению выброса молока

Регуляция выделения окситоцина и пролактина

Кортиколиберин
Гонадолиберин
Соматолиберин
Тиролиберин
Аргинин-вазопрессин/АДГ
Холецистокинин
NT- Нейротензин
CGRP – пептид, родственный гену кальцитонина
NPY – нейропептид Y
Α- меланстимулирующий гормон МСГ
Пептиды, предшественники энкефалинов А и В
Субстанция Р
Нейропептиды гипоталамуса влияют на поведение человека, аппетит, на процессы внимания, обучения, памяти, половое поведение активируют СНС

Опухоль гипофиза

Опухоли гипофиза разрушают турецкое седло, сдавливают хиазму

Патологические эффекты аденомы гипофиза (акромегалия)

Недостаток гормона роста (СТГ) у одной из близнецов