Эндокринная система [1] — это система посредников в организме , включающая обратные связи гормонов , которые выделяются внутренними железами непосредственно в кровеносную систему и которые нацелены на отдаленные органы и регулируют их . У позвоночных гипоталамус является нервным центром управления для всех эндокринных систем.
У людей основными эндокринными железами являются щитовидная железа , паращитовидные железы , гипофиз , эпифиз и надпочечники , а также яички (у мужчин) и яичники (у женщин) . Гипоталамус , поджелудочная железа и тимус также выполняют функции эндокринных желез, среди прочих функций. (Гипоталамус и гипофиз являются органами нейроэндокринной системы . Одна из важнейших функций гипоталамуса — он расположен в мозге рядом с гипофизом — заключается в том, чтобы связывать эндокринную систему с нервной системой через гипофиз.) Другие органы, такие как почки , также играют роль в эндокринной системе, секретируя определенные гормоны. Изучение эндокринной системы и ее расстройств известно как эндокринология . Щитовидная железа секретирует тироксин , гипофиз секретирует гормон роста , эпифиз секретирует мелатонин , яички секретируют тестостерон , а яичники секретируют эстроген и прогестерон . [2]
Железы , которые сигнализируют друг другу последовательно, часто называют осью, например, гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой осью . В дополнение к специализированным эндокринным органам, упомянутым выше, многие другие органы, являющиеся частью других систем организма, имеют вторичные эндокринные функции, включая кости , почки , печень , сердце и гонады . Например, почки секретируют эндокринный гормон эритропоэтин . Гормоны могут быть аминокислотными комплексами, стероидами , эйкозаноидами , лейкотриенами или простагландинами . [3]
Эндокринная система противопоставляется как экзокринным железам , которые выделяют гормоны наружу тела, так и системе, известной как паракринная сигнализация между клетками на относительно коротком расстоянии. Эндокринные железы не имеют протоков , являются сосудистыми и обычно имеют внутриклеточные вакуоли или гранулы, которые хранят их гормоны. Напротив, экзокринные железы, такие как слюнные железы , молочные железы и подслизистые железы в желудочно-кишечном тракте , как правило, гораздо менее васкуляризированы и имеют протоки или полый просвет . Эндокринология является разделом внутренней медицины . [3]
Эндокринная система человека состоит из нескольких систем, которые работают через петли обратной связи . Несколько важных систем обратной связи опосредованы гипоталамусом и гипофизом. [4]
Эндокринные железы — это железы эндокринной системы, которые выделяют свои продукты, гормоны , непосредственно в интерстициальное пространство, где они всасываются в кровь, а не через проток. Основные железы эндокринной системы включают эпифиз , гипофиз , поджелудочную железу , яичники , яички , щитовидную железу , паращитовидную железу , гипоталамус и надпочечники . Гипоталамус и гипофиз являются нейроэндокринными органами .
Гипоталамус и передняя доля гипофиза — две из трех эндокринных желез, которые важны для клеточной сигнализации. Они обе являются частью оси HPA, которая, как известно, играет роль в клеточной сигнализации в нервной системе.
Гипоталамус: Гипоталамус является ключевым регулятором автономной нервной системы. Эндокринная система имеет три набора эндокринных выходов [5] , которые включают магноцеллюлярную систему, парвоцеллюлярную систему и автономное вмешательство. Магноцеллюлярная система участвует в экспрессии окситоцина или вазопрессина. Парвоцеллюлярная система участвует в контроле секреции гормонов из 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, из которых состоит эндокринная система, и эти клетки обычно образуют более крупные ткани и органы, которые функционируют как внутри эндокринной системы, так и за ее пределами.
Эндокринная система плода является одной из первых систем, которые развиваются в период пренатального 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 половой гребень. Половой гребень производит стероидогенные клетки как для гонад, так и для коры надпочечников. Мозговое вещество надпочечников происходит из эктодермальных клеток . Клетки, которые станут тканью надпочечников, перемещаются ретроперитонеально в верхнюю часть мезонефроса. На седьмой неделе беременности надпочечники соединяются с симпатическими клетками, которые происходят из нервного гребня, чтобы сформировать мозговое вещество надпочечников . В конце восьмой недели надпочечники инкапсулируются и образуют отдельный орган над развивающимися почками. При рождении надпочечники весят приблизительно восемь-девять граммов (в два раза больше, чем у взрослых надпочечников) и составляют 0,5% от общей массы тела. На 25-й неделе развивается взрослая зона коры надпочечников , которая отвечает за первичный синтез стероидов в течение первых постнатальных недель.
Щитовидная железа развивается из двух различных скоплений эмбриональных клеток. Одна часть образуется из утолщения дна глотки, которое служит предшественником фолликулярных клеток, продуцирующих тироксин ( Т4 ) . Другая часть образуется из каудальных расширений четвертых глоточно-бранхиальных карманов, что приводит к образованию парафолликулярных клеток, секретирующих кальцитонин. Эти две структуры становятся очевидными на 16–17 день беременности. Примерно на 24 день беременности развивается слепое отверстие , тонкий колбообразный дивертикул срединного зачатка . Примерно на 24–32 день беременности срединный зачаток превращается в двудольную структуру. К 50 дню беременности медиальный и латеральный зачатки сливаются вместе. На 12 неделе беременности щитовидная железа плода способна запасать йод для производства ТРГ , ТТГ и свободного гормона щитовидной железы. На 20 неделе плод способен реализовать механизмы обратной связи для производства гормонов щитовидной железы. Во время развития плода Т4 является основным гормоном щитовидной железы, который вырабатывается, в то время как трийодтиронин (Т3 ) и его неактивное производное, обратный Т3 , не обнаруживаются до третьего триместра.
Боковой и вентральный вид эмбриона, показывающий третью (нижнюю) и четвертую (верхнюю) паращитовидные железы на 6-й неделе эмбриогенеза.
Как только эмбрион достигает четвертой недели беременности, начинают развиваться паращитовидные железы . Человеческий эмбрион формирует пять наборов глоточных карманов, выстланных энтодермой . Третий и четвертый карманы отвечают за развитие в нижние и верхние паращитовидные железы соответственно. Третий глоточный карман сталкивается с развивающейся щитовидной железой, и они мигрируют вниз к нижним полюсам долей щитовидной железы. Четвертый глоточный карман позже сталкивается 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 приблизительно 1–2 мм при рождении. Развивающиеся паращитовидные железы физиологически функциональны, начиная со второго триместра.
Исследования на мышах показали, что вмешательство в ген HOX15 может вызвать аплазию паращитовидной железы , что предполагает, что ген играет важную роль в развитии паращитовидной железы. Гены TBX1 , CRKL , GATA3 , GCM2 и SOX3 также играют решающую роль в формировании паращитовидной железы. Мутации в генах TBX1 и CRKL коррелируют с синдромом ДиДжорджи , в то время как мутации в GATA3 также приводят к синдрому, подобному синдрому ДиДжорджи. 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 на четвертой неделе беременности. Пять недель спустя начинают появляться альфа- и бета-клетки поджелудочной железы. Достигнув восьмой-десятой недели развития, поджелудочная железа начинает вырабатывать инсулин , глюкагон , соматостатин и панкреатический полипептид . 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. От средней стадии до срока бета-клетки продолжают увеличиваться в количестве, пока не достигнут приблизительного соотношения 1:1 с альфа-клетками. Концентрация инсулина в поджелудочной железе плода составляет 3,6 пмоль/г на седьмой-десятой неделе, которая возрастает до 30 пмоль/г на 16–25 неделе беременности. К концу срока концентрация инсулина увеличивается до 93 пмоль/г. Эндокринные клетки рассеиваются по всему телу в течение 10 недель. На 31 неделе развития происходит дифференциация островков Лангерганса .
Хотя поджелудочная железа плода имеет функциональные бета-клетки к 14–24 неделям беременности, количество инсулина, которое высвобождается в кровоток, относительно низкое. В исследовании беременных женщин, вынашивающих плоды на средней и близкой к сроку стадии 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 расти в процессе развития. На средней стадии беременности концентрация глюкагона составляет 6 мкг/г по сравнению с 2 мкг/г у взрослых людей. Так же, как и инсулин, уровни глюкагона в плазме плода не изменяются в ответ на инфузию глюкозы. Однако исследование инфузии аланина беременным женщинам показало, что увеличивается концентрация глюкагона в пуповинной крови и матери, что демонстрирует реакцию плода на воздействие аминокислот.
Таким образом, в то время как фетальные панкреатические альфа- и бета-клетки островков полностью развились 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 посредством переноса глюкозы матерью через плаценту. С другой стороны, стабильные уровни глюкозы в сыворотке плода могут быть связаны с отсутствием панкреатической сигнализации, инициированной инкретинами во время кормления. Кроме того, фетальные панкреатические островковые клетки не способны в достаточной степени вырабатывать цАМФ и быстро разрушают цАМФ фосфодиэстеразой, необходимой для секреции глюкагона и инсулина.
Во время развития плода запас гликогена контролируется глюкокортикоидами плода и плацентарным лактогеном . Инсулин плода отвечает за увеличение усвоения 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, рецепторы глюкагона плода тактильного типа снижены по сравнению со взрослыми клетками, а гликемический эффект глюкагона притупляется. Это временное физиологическое изменение способствует повышению скорости развития плода в течение последнего триместра. Плохо контролируемый сахарный диабет у матери связан с макросомией плода , повышенным риском выкидыша и дефектами развития плода. Гипергликемия у матери также связана с повышенным уровнем инсулина и гиперплазией бета-клеток у переношенного ребенка. Дети матерей, больных диабетом, подвергаются повышенному риску таких заболеваний, 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 сбора медиовентральной области урогенитального гребня . На пятой неделе развивающиеся гонады отделяются от зачатка надпочечника. Дифференциация гонад начинается через 42 дня после зачатия.
У самцов яички формируются на шестой неделе внутриутробного развития, а клетки Сертоли начинают развиваться на восьмой неделе беременности. SRY , локус, определяющий пол, служит для дифференциации клеток Сертоли . Клетки Сертоли являются точкой происхождения антимюллерова гормона . После синтеза антимюллеров гормон инициирует ипсилатеральную регрессию мюллерова тракта и подавляет развитие женских внутренних признаков. На 10 неделе беременности клетки Лейдига начинают вырабатывать андрогенные гормоны. Андрогенный гормон дигидротестостерон отвечает за развитие мужских наружных половых органов.
Яички опускаются во время пренатального развития в двухэтапном процессе, который начинается на восьмой неделе беременности и продолжается до середины третьего триместра. Во время трансабдоминальной стадии (от 8 до 15 недель беременности) губеракулярная связка сокращается и начинает утолщаться. Краниоподвесная связка начинает разрушаться. Эта стадия регулируется секрецией инсулиноподобного 3 (INSL3), релаксиноподобного фактора, вырабатываемого яичками, и рецептора INSL3 G, LGR8. Во время трансингвинальной фазы (от 25 до 35 недель беременности) яички опускаются в мошонку. Эта стадия регулируется андрогенами, генитофеморальным нервом и пептидом, связанным с геном кальцитонина. Во втором и третьем триместре развитие яичек завершается уменьшением клеток Лейдига плода и удлинением и скручиванием семенных канатиков .
У женщин яичники становятся морфологически видимыми к 8-й неделе беременности. Отсутствие тестостерона приводит к уменьшению вольфовых структур. Мюллеровы структуры остаются и развиваются в маточные трубы, матку и верхнюю часть влагалища. Урогенитальный синус развивается в уретру и нижнюю часть влагалища, половой бугорок развивается в клитор, урогенитальные складки развиваются в малые половые губы, а урогенитальные отеки развиваются в большие половые губы. На 16 неделе беременности яичники вырабатывают рецепторы ФСГ и ЛГ/ХГЧ . На 20 неделе беременности присутствуют предшественники клеток теки и происходит митоз оогониев . На 25 неделе беременности яичник морфологически определяется и может начаться фолликулогенез .
Исследования экспрессии генов показывают, что определенный набор генов, таких как фоллистатин и множественные ингибиторы циклинкиназы, участвует в развитии яичников. Было показано, что набор генов и белков, таких как WNT4, RSPO1, FOXL2 и различные рецепторы эстрогена, предотвращает развитие яичек или линию клеток мужского типа.
Гипофиз формируется в пределах ростральной нервной пластинки. Карман Ратке, полость эктодермальных клеток ротоглотки , формируется между четвертой и пятой неделями беременности и после полного развития дает начало передней доле гипофиза. К седьмой неделе беременности начинает развиваться сосудистая система передней доли гипофиза. В течение первых 12 недель беременности передняя доля гипофиза подвергается клеточной дифференциации. На 20 неделе беременности развивается портальная система гипофиза . Карман Ратке растет в направлении третьего желудочка и сливается с дивертикулом. Это устраняет просвет, и структура становится щелью Ратке. Задняя доля гипофиза формируется из дивертикула. Части ткани гипофиза могут оставаться в носоглоточной средней линии. В редких случаях это приводит к появлению эктопических гормонально-секретирующих опухолей в носоглотке.
Функциональное развитие передней доли гипофиза включает пространственно-временную регуляцию факторов транскрипции, экспрессируемых в стволовых клетках гипофиза, и динамические градиенты локальных растворимых факторов. Координация дорсального градиента морфогенеза гипофиза зависит от нейроэктодермальных сигналов от инфундибулярного костного морфогенетического белка 4 (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. Вентральное развитие паттернов и экспрессия факторов транскрипции зависят от градиентов BMP2 и белка sonic hedgehog (SHH). Эти факторы необходимы для координации ранних паттернов пролиферации клеток.
На шестой неделе беременности можно идентифицировать клетки кортикотрофов . На седьмой неделе беременности передняя доля гипофиза способна секретировать АКТГ. В течение восьми недель беременности начинают развиваться соматотрофные клетки с цитоплазматической экспрессией гормона роста человека. Как только плод достигает 12 недель развития, тиреотрофы начинают экспрессировать бета-субъединицы для ТТГ, в то время как гонадотрофы начинают экспрессировать бета-субъединицы для ЛГ и ФСГ. Плоды мужского пола в основном продуцируют гонадотрофы, экспрессирующие ЛГ, в то время как плоды женского пола продуцируют равную экспрессию гонадотрофов, экспрессирующих ЛГ и ФСГ. На 24 неделе беременности начинают появляться лактотрофы , экспрессирующие пролактин.
Гормон — это любой из класса сигнальных молекул, вырабатываемых клетками в железах многоклеточных организмов , которые транспортируются кровеносной системой к отдаленным органам для регулирования физиологии и поведения . Гормоны имеют разнообразную химическую структуру, в основном из 3 классов: эйкозаноиды , стероиды и производные аминокислот / белков ( амины , пептиды и белки ). Железы, которые секретируют гормоны, составляют эндокринную систему. Термин гормон иногда расширяют, чтобы включить химические вещества, вырабатываемые клетками, которые влияют на ту же клетку ( аутокринная или интракринная сигнализация ) или близлежащие клетки ( паракринная сигнализация ).
Гормоны используются для связи между органами и тканями для физиологической регуляции и поведенческой активности, такой как пищеварение, обмен веществ , дыхание , функционирование тканей , сенсорное восприятие , сон , выделение , лактация , стресс , рост и развитие , движение , размножение и настроение . [12] [13]
Гормоны влияют на отдаленные клетки, связываясь со специфическими рецепторными белками в целевой клетке, 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 экспрессии целевых генов. Гормоны на основе аминокислот ( амины и пептидные или белковые гормоны ) растворимы в воде и действуют на поверхности целевых клеток через пути передачи сигнала ; стероидные гормоны , будучи жирорастворимыми, перемещаются через плазматические мембраны целевых клеток, чтобы действовать внутри их ядер .
Типичным способом передачи сигналов клетками в эндокринной системе является эндокринная сигнализация, то есть использование кровеносной системы для достижения отдаленных целевых органов. Однако существуют и другие способы, то есть паракринная, аутокринная и нейроэндокринная сигнализация. Чисто нейрокринная сигнализация между нейронами , с другой стороны, полностью принадлежит нервной системе .
Аутокринная сигнализация — это форма сигнализации, при которой клетка секретирует гормон или химический посредник (называемый аутокринным агентом), который связывается с аутокринными рецепторами на той же клетке, что приводит к изменениям в клетках.
Некоторые эндокринологи и клиницисты включают паракринную систему в состав эндокринной системы, но единого мнения по этому поводу нет. Паракрины действуют медленнее, воздействуя на клетки в той же ткани или органе. Примером этого является соматостатин , который выделяется некоторыми клетками поджелудочной железы и воздействует на другие клетки поджелудочной железы. [3]
Юкстакринная сигнализация — это тип межклеточной коммуникации, которая передается через олигосахаридные, липидные или белковые компоненты клеточной мембраны и может влиять как на излучающую клетку, так и на непосредственно соседние клетки. [14]
Это происходит между соседними клетками, которые обладают широкими участками близко расположенной плазматической мембраны, соединенными трансмембранными каналами, известными как коннексоны . Зазор между клетками обычно может быть всего от 2 до 4 нм. [15]
Заболевания эндокринной системы распространены [17] , включая такие состояния, как сахарный диабет , заболевания щитовидной железы и ожирение . Эндокринное заболевание характеризуется неправильной регуляцией высвобождения гормонов (продуктивная аденома гипофиза ), неадекватной реакцией на сигналы ( гипотиреоз ), отсутствием железы ( сахарный диабет 1 типа , сниженный эритропоэз при хронической почечной недостаточности ) или структурным увеличением в критическом месте, таком как щитовидная железа ( токсический многоузловой зоб ). Гипофункция эндокринных желез может возникнуть в результате потери резерва, гипосекреции, агенезии , атрофии или активного разрушения. Гиперфункция может возникнуть в результате гиперсекреции, потери подавления, гиперпластических или неопластических изменений или гиперстимуляции.
Эндокринопатии классифицируются как первичные, вторичные или третичные. Первичное эндокринное заболевание подавляет действие нижестоящих желез. Вторичное эндокринное заболевание указывает на проблему с гипофизом. Третичное эндокринное заболевание связано с дисфункцией гипоталамуса и его высвобождающих гормонов. [18]
Так как щитовидная железа и гормоны были вовлечены в сигнализацию отдаленных тканей для пролиферации, например, рецептор эстрогена , как было показано, участвует в некоторых видах рака груди . Эндокринная, паракринная и аутокринная сигнализация были вовлечены в пролиферацию, один из необходимых этапов онкогенеза . [19]
Другие распространенные заболевания, которые являются результатом эндокринной дисфункции, включают болезнь Аддисона , болезнь Кушинга и болезнь Грейвса . Болезнь Кушинга и болезнь Аддисона являются патологиями, связанными с дисфункцией 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, которая в конечном итоге вызывает эндогенный гиперкортицизм путем стимуляции надпочечников. [20] Некоторые клинические признаки болезни Кушинга включают ожирение, лунообразное лицо и гирсутизм. [21] Болезнь Аддисона является эндокринным заболеванием, которое является результатом гипокортицизма, вызванного недостаточностью надпочечников. Надпочечниковая недостаточность имеет важное значение, поскольку она коррелирует со снижением способности поддерживать артериальное 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 повышенного потоотделения, усталости , непереносимости жары и высокого кровяного давления до отека глаз, который вызывает покраснение, отечность и в редких случаях снижение или двоение зрения. [15]
Нейроэндокринная система наблюдается у всех животных с нервной системой, и все позвоночные имеют гипоталамо-гипофизарную ось. [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 организована слоями. [26] У всех позвоночных есть некоторая форма ренин-ангиотензиновой оси, и у всех четвероногих альдостерон является первичным минералокортикоидом . [27] [28]
{{cite book}}: |website=проигнорировано ( помощь )
Медиа, связанные с Эндокринная система на Wikimedia Commons