Работа организма регулируется двумя путями: нервным (быстрым, точно адресованным) и гуморальным (через химические вещества в крови, медленнее, но дольше). Главное средство гуморальной регуляции — гормоны, которые вырабатывают железы внутренней секреции. На экзамене часто требуется правильно связать тройку «гормон — железа — болезнь» и определить заболевание по симптомам.
§1. Железы и гормоны
Железы внешней секреции выделяют продукт через протоки на поверхность тела или в полость: слюнные, потовые, сальные, молочные, слёзные железы, печень.
Железы внутренней секреции (эндокринные) не имеют протоков и выделяют гормоны прямо в кровь: гипофиз, эпифиз, щитовидная, околощитовидные, надпочечники, вилочковая железа (тимус).
Железы смешанной секреции выделяют вещества и через протоки, и в кровь: поджелудочная железа (пищеварительный сок + инсулин, глюкагон) и половые железы (половые клетки + половые гормоны).
Свойства гормонов: действуют в очень малых количествах; действие специфично (на определённые клетки-мишени); действуют на расстоянии от места образования; быстро разрушаются, поэтому вырабатываются постоянно.
Нервная и гуморальная регуляция образуют единую нейрогуморальную систему. Связывает их гипоталамус промежуточного мозга: он управляет гипофизом, а гипофиз — многими другими железами.
§2. Гипофиз и эпифиз
Гипофиз — маленькая железа у основания головного мозга, её называют «главной железой».
Передняя доля: гормон роста (соматотропин); гормоны, стимулирующие щитовидную железу, кору надпочечников и половые железы; пролактин (образование молока).
Задняя доля: образующиеся в гипоталамусе и накапливающиеся здесь вазопрессин (антидиуретический гормон — усиливает обратное всасывание воды в почках) и окситоцин (сокращение матки при родах, выделение молока).
Гормон роста: избыток в детстве — гигантизм; недостаток в детстве — карликовость (тело пропорционально, интеллект нормальный); избыток у взрослых — акромегалия (увеличиваются кисти, стопы, нос, челюсть).
Недостаток вазопрессина — несахарный диабет: выделяется очень много мочи (несколько литров в сутки), сильная жажда, но глюкоза в крови в норме.
Эпифиз (шишковидная железа) — в промежуточном мозге; вырабатывает мелатонин, участвующий в регуляции суточных ритмов и сна.
§3. Щитовидная и околощитовидные железы
Щитовидная железа — на шее, перед гортанью. Её гормоны — тироксин и трийодтиронин — содержат йод. Они усиливают обмен веществ, потребление кислорода, теплообразование, влияют на рост и развитие нервной системы.
Гиперфункция — базедова болезнь: железа увеличивается (зоб), глаза выпучены, сердце бьётся часто, человек худеет, раздражителен.
Гипофункция в детстве — кретинизм: отставание роста и умственного развития.
Гипофункция у взрослых — микседема (слизистый отёк): обмен снижается, отёки, вялость, быстрая утомляемость.
Эндемический зоб — в районах, где в воде и пище не хватает йода; профилактика — йодированная соль.
Околощитовидные железы — на задней поверхности щитовидной (обычно четыре). Паратгормон повышает содержание кальция в крови. При его недостатке кальция становится меньше, возбудимость нервов и мышц растёт, возникают судороги.
Пример
У больного выпучены глаза, частое сердцебиение, он худеет при хорошем аппетите и легко раздражается. Функция какой железы нарушена и как?
Симптомы говорят об усилении обмена веществ (похудение, учащённый пульс).
Мозговой слой — адреналин и норадреналин, «гормоны стресса»: сердце бьётся чаще и сильнее, давление повышается, в печени расщепляется гликоген и растёт уровень глюкозы в крови, бронхи расширяются. Действие сходно с действием симпатических нервов.
Эндокринная часть поджелудочной железы — островки Лангерганса:
Инсулин (бета-клетки) снижает глюкозу в крови: переводит её в клетки, в печени и мышцах превращает глюкозу в гликоген.
Глюкагон (альфа-клетки) повышает глюкозу: расщепляет гликоген до глюкозы.
Недостаток инсулина — сахарный диабет: глюкозы в крови много, в моче появляется сахар, много мочи, жажда, слабость. Лечат уколами инсулина (это белок, при приёме внутрь он переварится).
Половые железы: семенники — тестостерон, яичники — эстрогены и прогестерон. Они обеспечивают развитие вторичных половых признаков и половое созревание.
Вилочковая железа (тимус) — в грудной полости, хорошо развита в детстве; участвует в созревании Т-лимфоцитов.
§5. Обратная связь
Количество гормонов регулируется по принципу обратной связи: если гормона становится больше, стимулирующий сигнал ослабевает, и наоборот.
Пример
Содержание тироксина в крови снизилось. Как ответит система «гипоталамус — гипофиз — щитовидная железа»?
Гипоталамус «замечает» нехватку тироксина и подаёт сигнал гипофизу.
Гипофиз выделяет больше гормона, стимулирующего щитовидную железу.
Щитовидная железа вырабатывает больше тироксина.
Когда тироксин приходит в норму, выделение стимулирующего гормона уменьшается.
Ответ: отрицательная обратная связь поддерживает уровень гормона. При нехватке йода тироксина всё равно мало, железа постоянно стимулируется и разрастается — так возникает зоб.
§6. Химическая природа гормонов, баланс глюкозы и стресс
По химическому строению гормоны делят на три группы:
стероидные (образуются из холестерина) — гормоны коры надпочечников (кортизол, альдостерон) и половые гормоны (тестостерон, эстрогены).
Белковые гормоны не проходят через клеточную мембрану и связываются с рецепторами на её поверхности; стероиды растворимы в жирах, проходят через мембрану и действуют через внутриклеточные рецепторы. Белковые гормоны разрушаются пищеварительными ферментами — поэтому инсулин применяют в виде уколов, а не таблеток.
Баланс глюкозы в крови. У здорового взрослого натощак уровень глюкозы примерно 3,3–5,5 ммоль/л. Его совместно поддерживают несколько гормонов:
После еды глюкоза растёт → бета-клетки выделяют инсулин → глюкоза поступает в клетки и в печени превращается в гликоген. При голодании или физической работе глюкоза снижается → альфа-клетки выделяют глюкагон → гликоген печени расщепляется. Это тоже пример обратной связи: гормон через вызванное им изменение уменьшает собственную секрецию.
Стресс — общая реакция организма на сильные воздействия (холод, боль, опасность, сильное волнение). Сначала быстрый симпатоадреналовый ответ: адреналин учащает работу сердца, повышает глюкозу крови, усиливает приток крови к мышцам — подготовка «бей или беги». Затем более медленный ответ: через гипоталамус и гипофиз кора надпочечников выделяет кортизол, который мобилизует энергетические запасы организма. При затяжном стрессе постоянно высокий кортизол ослабляет иммунитет, повышает давление и создаёт условия для ряда заболеваний.
Пример
Студент пришёл на экзамен без завтрака и сильно волнуется. Какие гормоны поддерживают у него уровень глюкозы в крови?
Натощак глюкоза начинает снижаться → поджелудочная железа выделяет глюкагон.
Глюкагон расщепляет гликоген печени до глюкозы.
Волнение — стресс: мозговое вещество надпочечников выделяет адреналин, который тоже расщепляет гликоген.
Ответ: глюкагон и адреналин; инсулина в это время выделяется мало.
Пример
Больной выделяет 6–8 литров мочи в сутки, постоянно испытывает жажду; глюкоза в крови и моче в норме. Какого гормона не хватает?
Много мочи и жажда — признаки диабета.
Глюкоза в норме — значит, это не сахарный диабет.
Обратное всасывание воды в почках регулирует вазопрессин; при его недостатке вода уходит с мочой.
Ответ: вазопрессина (задняя доля гипофиза) — несахарный диабет.
Проверьте себя
Какие железы относятся к железам смешанной секреции?
Какое заболевание возникает при избытке гормона роста у взрослого?
С нарушением какой железы связан кретинизм?
Чем сахарный диабет отличается от несахарного?
Какой гормон повышает уровень глюкозы в крови?
Что произойдёт после удаления околощитовидных желёз?
К какой химической группе относится кортизол?
Какой единственный гормон снижает уровень глюкозы в крови?
Типичные ошибки
Писать, что инсулин повышает глюкозу, — он снижает; повышают глюкагон и адреналин.
Путать щитовидную и околощитовидные железы: йод и тироксин — щитовидная, кальций и паратгормон — околощитовидные.
Путать гигантизм и акромегалию: гигантизм — в детстве, акромегалия — у взрослых.
Думать, что при карликовости снижен интеллект — при гипофизарной карликовости он нормален; умственная отсталость свойственна кретинизму.
Писать, что адреналин образуется в коре надпочечников, — он образуется в мозговом слое.
Считать печень железой внутренней секреции — она выделяет жёлчь через проток.