Эндокринная система [1] представляет собой информационную систему в организме , состоящую из петель обратной связи гормонов , которые выделяются внутренними железами непосредственно в систему кровообращения и воздействуют на отдаленные органы и регулируют их. У позвоночных гипоталамус является нервным центром управления всеми эндокринными системами .
У человека основными эндокринными железами являются щитовидная железа , паращитовидная железа , гипофиз , шишковидная железа и надпочечники , а также (мужские) яички и (женские) яичники . Гипоталамус , поджелудочная железа и тимус , помимо других функций, также выполняют функции желез внутренней секреции . (Гипоталамус и гипофиз являются органами нейроэндокринной системы . Одной из наиболее важных функций гипоталамуса (он расположен в мозге, прилегающем к гипофизу) является связь эндокринной системы с нервной системой через гипофиз. ) Другие органы, такие как почки , также играют роль в эндокринной системе, секретируя определенные гормоны. Изучение эндокринной системы и ее нарушений известно как эндокринология . [2]
Железы, которые последовательно сигнализируют друг другу, часто называют осью, например осью гипоталамус-гипофиз-надпочечники . Помимо упомянутых выше специализированных эндокринных органов, многие другие органы, входящие в состав других систем организма, имеют вторичные эндокринные функции, включая кости , почки , печень , сердце и половые железы . Например, почки секретируют эндокринный гормон эритропоэтин . Гормоны могут представлять собой аминокислотные комплексы, стероиды , эйкозаноиды , лейкотриены или простагландины . [3]
Эндокринная система противопоставляется как экзокринным железам , которые выделяют гормоны наружу тела, так и системе, известной как паракринная передача сигналов между клетками на относительно небольшом расстоянии. Эндокринные железы не имеют протоков , имеют сосуды и обычно имеют внутриклеточные вакуоли или гранулы, в которых хранятся гормоны. Напротив, экзокринные железы, такие как слюнные железы , потовые железы и железы желудочно-кишечного тракта , как правило, имеют гораздо меньше сосудов и имеют протоки или полый просвет . Эндокринология – раздел внутренней медицины . [3]
Эндокринная система человека состоит из нескольких систем, которые работают через петли обратной связи . Несколько важных систем обратной связи опосредуются через гипоталамус и гипофиз. [4]
Эндокринные железы — это железы эндокринной системы, которые выделяют свои продукты, гормоны , непосредственно в интерстициальные пространства, где они всасываются в кровь, а не через протоки. К основным железам эндокринной системы относятся шишковидная железа , гипофиз , поджелудочная железа, яичники , семенники , щитовидная железа , паращитовидная железа , гипоталамус и надпочечники . Гипоталамус и гипофиз являются нейроэндокринными органами .
Гипоталамус и передняя доля гипофиза — две из трех эндокринных желез, которые играют важную роль в передаче сигналов клеткам. Оба они являются частью оси HPA, которая, как известно, играет роль в передаче сигналов клетками нервной системы.
Гипоталамус: Гипоталамус является ключевым регулятором вегетативной нервной системы. Эндокринная система имеет три набора эндокринных сигналов [5] , которые включают магноцеллюлярную систему, парвоцеллюлярную систему и вегетативное вмешательство. Магноцеллюлярная клетка участвует в экспрессии окситоцина или вазопрессина. Парвоцеллюлярная участвует в контроле секреции гормонов передней доли гипофиза.
Передняя доля гипофиза. Основная роль передней доли гипофиза заключается в выработке и секреции тропных гормонов. [6] Некоторые примеры тропных гормонов, секретируемых передней долей гипофиза, включают ТТГ, АКТГ, ГР, ЛГ и ФСГ.
Существует много типов клеток, составляющих эндокринную систему, и эти клетки обычно составляют более крупные ткани и органы, которые функционируют внутри и вне эндокринной системы.
Эндокринная система плода является одной из первых систем, которые развиваются во время внутриутробного развития .
Кору надпочечников плода можно идентифицировать в течение четырех недель беременности . Кора надпочечников возникает из утолщения промежуточной мезодермы . На пятой-шестой неделе беременности мезонефрос дифференцируется в ткань, известную как генитальный гребень. Генитальный гребень производит стероидогенные клетки как для половых желез, так и для коры надпочечников. Мозговое вещество надпочечников происходит из эктодермальных клеток . Клетки, которые станут тканью надпочечников, перемещаются забрюшинно в верхнюю часть мезонефроса. На семи неделях беременности к клеткам надпочечников присоединяются симпатические клетки, исходящие из нервного гребня, и образуют мозговое вещество надпочечников . К концу восьмой недели надпочечники инкапсулируются и образуют отдельный орган над развивающимися почками. При рождении надпочечники весят примерно восемь-девять граммов (вдвое больше, чем у взрослых надпочечников) и составляют 0,5% от общей массы тела. На 25 неделе развивается зона коры надпочечников взрослого человека, отвечающая за первичный синтез стероидов в первые недели постнатального периода.
Щитовидная железа развивается из двух разных скоплений эмбриональных клеток. Одна часть связана с утолщением дна глотки, которое служит предшественником тироксина (Т 4 ), продуцирующего фолликулярные клетки. Другая часть образуется из каудальных отростков четвертого глоточно-жаберного мешочка, в результате чего образуются парафолликулярные клетки, секретирующие кальцитонин. Эти две структуры проявляются к 16–17 дням беременности. Примерно на 24-й день беременности развивается слепое отверстие — тонкий колбообразный дивертикул срединной закладки . Примерно на 24-32 день беременности срединный зачаток превращается в двудольную структуру. К 50 дню беременности медиальный и латеральный зачатки срослись. На 12 неделе беременности щитовидная железа плода способна запасать йод для производства ТРГ , ТТГ и свободного гормона щитовидной железы. В 20 недель плод способен реализовать механизмы обратной связи по выработке гормонов щитовидной железы. Во время развития плода Т 4 является основным гормоном щитовидной железы, вырабатываемым в то время как трийодтиронин (Т 3 ) и его неактивное производное, обратный Т 3 , не обнаруживаются до третьего триместра.
Боковой и вентральный вид эмбриона, показывающий третью (нижнюю) и четвертую (верхнюю) паращитовидные железы на 6-й неделе эмбриогенеза.
Когда эмбрион достигает четырех недель беременности, начинают развиваться паращитовидные железы . Человеческий эмбрион образует пять наборов глоточных мешков, выстланных энтодермой . Третий и четвертый мешочки отвечают за развитие нижних и верхних паращитовидных желез соответственно. Третий глоточный мешок встречается с развивающейся щитовидной железой и мигрирует вниз к нижним полюсам долей щитовидной железы. Четвертый глоточный мешок позже встречается с развивающейся щитовидной железой и мигрирует к верхним полюсам долей щитовидной железы. На 14 неделе беременности паращитовидные железы начинают увеличиваться с 0,1 мм в диаметре до примерно 1–2 мм при рождении. Развивающиеся паращитовидные железы физиологически функционируют начиная со второго триместра.
Исследования на мышах показали, что вмешательство в ген HOX15 может вызвать аплазию паращитовидной железы , что позволяет предположить, что этот ген играет важную роль в развитии паращитовидной железы. Также было показано , что гены TBX1 , CRKL , GATA3 , GCM2 и SOX3 играют решающую роль в формировании паращитовидной железы. Мутации в генах TBX1 и CRKL коррелируют с синдромом ДиДжорджа , тогда как мутации в GATA3 также приводят к синдрому, подобному ДиДжорджу. Пороки развития гена GCM2 приводят к гипопаратиреозу. Исследования мутаций гена SOX3 показали, что он играет роль в развитии паращитовидной железы. Эти мутации также приводят к различной степени гипопитуитаризма.
Поджелудочная железа плода человека начинает развиваться к четвертой неделе беременности. Пять недель спустя начали появляться альфа- и бета-клетки поджелудочной железы . Достигнув восьми-десяти недель развития, поджелудочная железа начинает вырабатывать инсулин , глюкагон , соматостатин и полипептид поджелудочной железы . На ранних стадиях развития плода количество альфа-клеток поджелудочной железы превышает количество бета-клеток поджелудочной железы. Альфа-клетки достигают своего пика на средней стадии беременности. Начиная со средней стадии и до срока, количество бета-клеток продолжает увеличиваться, пока они не достигнут соотношения примерно 1:1 с альфа-клетками. Концентрация инсулина в поджелудочной железе плода составляет 3,6 пмоль/г на 7-10 неделе беременности и повышается до 30 пмоль/г на 16-25 неделе беременности. В ближайшем будущем концентрация инсулина увеличивается до 93 пмоль/г. Эндокринные клетки распространились по всему телу в течение 10 недель. На 31 неделе развития дифференцировались островки Лангерганса .
Хотя к 14–24 неделям беременности поджелудочная железа плода уже имеет функциональные бета-клетки, количество инсулина, высвобождаемого в кровоток, относительно невелико. В исследовании беременных женщин, вынашивающих плоды на средней и ближайшей стадиях развития, у плодов не наблюдалось повышения уровня инсулина в плазме в ответ на инъекции высоких уровней глюкозы. В отличие от инсулина, уровни глюкагона в плазме плода относительно высоки и продолжают увеличиваться во время развития. В середине беременности концентрация глюкагона составляет 6 мкг/г по сравнению с 2 мкг/г у взрослых людей. Как и инсулин, уровни глюкагона в плазме плода не изменяются в ответ на инфузию глюкозы. Однако исследование инфузии аланина беременным женщинам показало увеличение концентрации глюкагона в пуповинной крови и матери, демонстрируя реакцию плода на воздействие аминокислот.
Таким образом, хотя альфа- и бета-островковые клетки поджелудочной железы плода полностью развиты и способны синтезировать гормоны в течение оставшегося периода созревания плода, островковые клетки относительно незрелы в своей способности вырабатывать глюкагон и инсулин. Считается, что это является результатом относительно стабильных уровней концентрации глюкозы в сыворотке плода , достигаемых за счет переноса глюкозы матерью через плаценту. С другой стороны, стабильные уровни глюкозы в сыворотке плода можно объяснить отсутствием передачи сигналов поджелудочной железой, инициируемой инкретинами во время кормления. Кроме того, клетки островков поджелудочной железы плода не способны в достаточной степени продуцировать цАМФ и быстро разрушают цАМФ с помощью фосфодиэстеразы , необходимой для секреции глюкагона и инсулина.
Во время развития плода запасы гликогена контролируются фетальными глюкокортикоидами и плацентарным лактогеном . Фетальный инсулин отвечает за увеличение поглощения глюкозы и липогенеза на этапах, предшествующих рождению. Клетки плода содержат большее количество рецепторов инсулина по сравнению со взрослыми клетками, и рецепторы инсулина плода не подавляются в случаях гиперинсулинемии . Для сравнения, гаптические рецепторы глюкагона плода снижены по сравнению со взрослыми клетками, и гликемический эффект глюкагона притупляется. Это временное физиологическое изменение способствует ускорению развития плода в последнем триместре. Плохо управляемый сахарный диабет у матери связан с макросомией плода , повышенным риском выкидыша и дефектами развития плода. Материнская гипергликемия также связана с повышенным уровнем инсулина и гиперплазией бета-клеток у переношенных детей. Дети матерей с диабетом подвергаются повышенному риску таких состояний, как: полицитемия , тромбоз почечных вен , гипокальциемия , респираторный дистресс-синдром , желтуха , кардиомиопатия , врожденные пороки сердца и неправильное развитие органов.
Репродуктивная система начинает развиваться на четвертой-пятой неделе беременности с миграции зародышевых клеток. Бипотенциальная гонада возникает в результате скопления медиовентральной области мочеполового гребня. Через пять недель развивающиеся гонады отрываются от зачатка надпочечников. Дифференцировка гонад начинается через 42 дня после зачатия.
У мужчин семенники формируются на шестой неделе беременности, а клетки Сертоли начинают развиваться на восьмой неделе беременности. SRY , локус, определяющий пол, служит для дифференциации клеток Сертоли . Клетки Сертоли являются источником антимюллерова гормона . После синтеза антимюллеров гормон инициирует ипсилатеральную регрессию мюллерова тракта и подавляет развитие женских внутренних особенностей. На 10 неделе беременности клетки Лейдига начинают вырабатывать гормоны андрогены. Андрогенный гормон дигидротестостерон отвечает за развитие наружных половых органов мужчины.
Яички опускаются во время внутриутробного развития в виде двухэтапного процесса, который начинается на восьмой неделе беременности и продолжается до середины третьего триместра. На трансабдоминальной стадии (от 8 до 15 недель беременности) губернакулярная связка сокращается и начинает утолщаться. Краниоподвесочная связка начинает разрушаться. Эта стадия регулируется секрецией инсулиноподобного фактора 3 (INSL3), релаксиноподобного фактора, продуцируемого яичками, и G-связанного с INSL3 рецептора LGR8. Во время трансингвинальной фазы (от 25 до 35 недель беременности) яички опускаются в мошонку. Эта стадия регулируется андрогенами, бедренно-половым нервом и пептидом, связанным с геном кальцитонина. Во втором и третьем триместре развитие яичек завершается уменьшением количества фетальных клеток Лейдига, а также удлинением и скручиванием семенных канатиков .
У самок яичники морфологически становятся видимыми к 8-й неделе беременности. Отсутствие тестостерона приводит к уменьшению вольфовых структур. Мюллеровы структуры сохраняются и развиваются в маточные трубы, матку и верхнюю часть влагалища. Мочеполовой синус развивается в уретру и нижнюю часть влагалища, половой бугорок — в клитор, мочеполовые складки — в малые половые губы, а мочеполовые отеки — в большие половые губы. На 16 неделе беременности яичники вырабатывают рецепторы ФСГ и ЛГ/ХГЧ . На 20 неделе беременности присутствуют предшественники тека-клеток и происходит митоз оогониев. На 25 неделе беременности яичник морфологически определяется и может начаться фолликулогенез .
Исследования экспрессии генов показывают, что в развитии яичников участвует определенный набор генов, такой как фоллистатин и множественные ингибиторы циклинкиназы. Было показано, что ряд генов и белков, таких как WNT4, RSPO1, FOXL2 и различные рецепторы эстрогена, предотвращают развитие яичек или развитие клеток мужского типа.
Гипофиз формируется внутри ростральной нервной пластинки . Мешок Ратке, полость эктодермальных клеток ротоглотки , формируется между четвертой и пятой неделями беременности и после полного развития дает начало передней доле гипофиза. К семи неделям беременности начинает развиваться сосудистая система передней доли гипофиза. В течение первых 12 недель беременности передняя доля гипофиза подвергается клеточной дифференцировке. На 20 неделе беременности сформировалась портальная система гипофиза . Карман Ратке растёт по направлению к третьему желудочку и срастается с дивертикулом. При этом просвет исчезает, и структура становится расщелиной Ратке. Задняя доля гипофиза формируется из дивертикула. Части гипофизарной ткани могут оставаться по средней линии носоглотки. В редких случаях это приводит к функционирующим эктопическим гормон-секретирующим опухолям носоглотки.
Функциональное развитие передней доли гипофиза включает пространственно-временную регуляцию транскрипционных факторов, экспрессируемых в стволовых клетках гипофиза, и динамические градиенты местных растворимых факторов. Координация дорсального градиента морфогенеза гипофиза зависит от нейроэктодермальных сигналов от морфогенетического белка 4 воронкообразной кости (BMP4). Этот белок отвечает за развитие начальной инвагинации кармана Ратке. Другими важными белками, необходимыми для пролиферации клеток гипофиза, являются фактор роста фибробластов 8 (FGF8), Wnt4 и Wnt5. На формирование вентрального паттерна развития и экспрессию факторов транскрипции влияют градиенты BMP2 и белка sonic hedgehog (SHH). Эти факторы необходимы для координации ранних моделей пролиферации клеток.
На шестой неделе беременности можно идентифицировать кортикотрофные клетки . К семи неделям беременности передняя доля гипофиза способна секретировать АКТГ. В течение восьми недель беременности соматотрофные клетки начинают развиваться с цитоплазматической экспрессией гормона роста человека. Как только плод достигает 12-недельного развития, тиреотрофы начинают экспрессировать бета-субъединицы ТТГ, тогда как гонадотропы экспрессируют бета-субъединицы ЛГ и ФСГ. Плоды мужского пола преимущественно продуцируют гонадотрофы, экспрессирующие ЛГ, тогда как плоды женского пола производят равную экспрессию гонадотрофов, экспрессирующих ЛГ и ФСГ. На 24 неделе беременности начинают появляться лактотрофы , экспрессирующие пролактин.
Гормон – это любая из класса сигнальных молекул , вырабатываемых клетками желез многоклеточных организмов , которые транспортируются системой кровообращения к отдаленным органам для регулирования физиологии и поведения . Гормоны имеют разнообразную химическую структуру, в основном относятся к 3 классам: эйкозаноиды , стероиды и производные аминокислот / белков ( амины , пептиды и белки ). Железы, секретирующие гормоны, составляют эндокринную систему. Термин «гормон» иногда расширяют и включают химические вещества, вырабатываемые клетками, которые влияют на одну и ту же клетку ( аутокринная или интракринная передача сигналов ) или близлежащие клетки ( паракринная передача сигналов ).
Гормоны используются для связи между органами и тканями для физиологической регуляции и поведенческой деятельности, такой как пищеварение, обмен веществ , дыхание , функции тканей , сенсорное восприятие , сон , выделение , лактация , стресс , рост и развитие , движение , размножение и настроение . [12] [13]
Гормоны влияют на удаленные клетки, связываясь со специфическими белками -рецепторами в клетке-мишени, что приводит к изменению функции клетки. Это может привести к реакциям, специфичным для типа клеток, которые включают быстрые изменения активности существующих белков или более медленные изменения в экспрессии генов -мишеней. Гормоны на основе аминокислот ( амины и пептидные или белковые гормоны ) водорастворимы и действуют на поверхность клеток-мишеней посредством путей передачи сигнала ; стероидные гормоны , будучи жирорастворимыми, проходят через плазматические мембраны клеток-мишеней и действуют внутри их ядер .
Типичным способом передачи сигналов клетками эндокринной системы является эндокринная передача сигналов, то есть использование системы кровообращения для достижения отдаленных органов-мишеней. Однако существуют и другие способы передачи сигналов, т.е. паракринный, аутокринный и нейроэндокринный . С другой стороны, чисто нейрокринная передача сигналов между нейронами полностью принадлежит нервной системе .
Аутокринная передача сигналов — это форма передачи сигналов, при которой клетка секретирует гормон или химический посредник (называемый аутокринным агентом), который связывается с аутокринными рецепторами той же клетки, что приводит к изменениям в клетках.
Некоторые эндокринологи и клиницисты относят паракринную систему к эндокринной системе, но единого мнения нет. Паракрины действуют медленнее и воздействуют на клетки той же ткани или органа. Примером этого является соматостатин , который высвобождается некоторыми клетками поджелудочной железы и воздействует на другие клетки поджелудочной железы. [3]
Юкстакринная передача сигналов — это тип межклеточной коммуникации, который передается через олигосахаридные, липидные или белковые компоненты клеточной мембраны и может влиять либо на излучающую клетку, либо на непосредственно соседние клетки. [14]
Это происходит между соседними клетками, которые обладают широкими участками близко расположенных друг к другу плазматических мембран, связанных трансмембранными каналами, известными как коннексоны . Зазор между клетками обычно может составлять всего от 2 до 4 нм. [15]
Распространены заболевания эндокринной системы , [17] включая такие состояния, как сахарный диабет , заболевания щитовидной железы и ожирение . Эндокринное заболевание характеризуется нарушением регуляции высвобождения гормонов (продуктивная аденома гипофиза ), неадекватной реакцией на передачу сигналов ( гипотиреоз ), отсутствием железы ( сахарный диабет 1 типа , снижение эритропоэза при хронической почечной недостаточности ) или структурным увеличением в критическом участке, таком как щитовидной железы ( токсический многоузловой зоб ). Гипофункция желез внутренней секреции может возникнуть в результате утраты резерва, гипосекреции, агенезии , атрофии или активной деструкции. Гиперфункция может возникнуть в результате гиперсекреции, потери супрессии, гиперпластических или неопластических изменений или гиперстимуляции.
Эндокринопатии подразделяются на первичные, вторичные и третичные. Первичное эндокринное заболевание подавляет действие нижестоящих желез. Вторичное эндокринное заболевание указывает на проблемы с гипофизом. Третичное эндокринное заболевание связано с дисфункцией гипоталамуса и его рилизинг-гормонов. [18]
Поскольку щитовидная железа и гормоны участвуют в передаче сигналов отдаленным тканям о пролиферации, например, было показано, что рецептор эстрогена участвует в некоторых видах рака молочной железы . Эндокринная, паракринная и аутокринная передача сигналов вовлечена в пролиферацию, один из необходимых этапов онкогенеза . [19]
Другие распространенные заболевания, возникающие в результате эндокринной дисфункции, включают болезнь Аддисона , болезнь Кушинга и болезнь Грейвса . Болезнь Кушинга и болезнь Аддисона – это патологии, связанные с нарушением функции надпочечников. Дисфункция надпочечников может быть вызвана первичными или вторичными факторами и может привести к гиперкортицизму или гипокортицизму. Болезнь Кушинга характеризуется гиперсекрецией адренокортикотропного гормона (АКТГ) из-за аденомы гипофиза, что в конечном итоге вызывает эндогенный гиперкортицизм за счет стимуляции надпочечников. [20] Некоторые клинические признаки болезни Кушинга включают ожирение, лунообразное лицо и гирсутизм. [21] Болезнь Аддисона — эндокринное заболевание, возникающее в результате гипокортизолизма, вызванного недостаточностью надпочечников. Надпочечниковая недостаточность имеет большое значение, поскольку она коррелирует со снижением способности поддерживать кровяное давление и уровень сахара в крови — дефект, который может оказаться фатальным. [22]
Болезнь Грейвса связана с гиперактивностью щитовидной железы, которая вырабатывает гормоны Т3 и Т4. [21] Последствия болезни Грейвса варьируются от чрезмерного потоотделения, усталости, непереносимости жары и высокого кровяного давления до отека глаз, вызывающего покраснение, отечность и, в редких случаях, снижение или двоение зрения. [15]
Нейроэндокринная система наблюдается у всех животных , имеющих нервную систему, и у всех позвоночных есть ось гипоталамус-гипофиз. [23] У всех позвоночных есть щитовидная железа, которая у амфибий также имеет решающее значение для превращения личинок во взрослую форму. [24] [25] У всех позвоночных есть ткань надпочечников, причем у млекопитающих она уникальна тем, что она организована в несколько слоев. [26] Все позвоночные имеют ту или иную форму ренин-ангиотензиновой оси, а у всех четвероногих альдостерон является основным минералокортикоидом . [27] [28]
{{cite book}}: |website=игнорируется ( помощь )
СМИ, связанные с эндокринной системой, на Викискладе?