Лекція 13.22 (1) PDF

Лекція №13. Тема: ФІЗІОЛОГІЯ ЗАЛОЗ ВНУТРІШНЬОЇ СЕКРЕЦІЇ План 1. Загальна характеристика залоз внутрішньої секреції. 2. Гормони. Класифікація і властивості гормонів. 3. Методи вивчення функцій залоз внутрішньої секреції. 4. Механізм...

Лекція №13. Тема: ФІЗІОЛОГІЯ ЗАЛОЗ ВНУТРІШНЬОЇ СЕКРЕЦІЇ План 1. Загальна характеристика залоз внутрішньої секреції. 2. Гормони. Класифікація і властивості гормонів. 3. Методи вивчення функцій залоз внутрішньої секреції. 4. Механізм дії гормонів. Регуляція діяльності залоз внутрішньої секреції. 5. Гіпофіз, його значення в організмі тварин. 6. Гормони аденогіпофіза (передньої частки гіпофіза), їх роль в організмі тварин. 7. Гормони середньої частки гіпофіза, їх роль в організмі тварин. 8. Гормони нейрогіпофіза (задньої частки гіпофіза), їх роль в організмі тварин. 1. Загальна характеристика залоз внутрішньої секреції. Важливі функції у тварин і людини виконують органи – залози. Усі залози тварин і людини залежно від особливостей їх будови і виконуваних функцій поділяються на три групи:  Залози зовнішньої секреції, які мають вивідні протоки, що відкриваються на шкірі або у порожнину певних органів;  Залози внутрішньої секреції, які не мають вивідних проток, у них синтезуються гормони;  Залози змішаної секреції, які мають вивідні протоки, а також у них синтезуються гормони. Залозами внутрішньої секреції або ендокринними органами називають залози або групи клітин, які, на відміну від залоз зовнішньої (екзогенної) секреції, не мають вивідних протоків і виділяють безпосередньо в кров або лімфу специфічні фізіологічно активні речовини – гормони. Останні розносяться кров’ю або циркулюючими рідинами (лімфа) по всьому організму й у дуже малих концентраціях впливають на рецептори чутливих до них клітин-мішеней тканин та органів, забезпечуючи регуляцію функцій організму. 1  Залози внутрішньої секреції розташовані в різних частинах організму тварин. Як правило, невеликого розміру (від декількох десятих грама, до декількох десятків грам) , мають значне кровопостачання та іннервацію. Нервові волокна в залозах представлені вегетативними безм’якотними волокнами як вазомоторними, так і такими, що діють на секреторну тканину. Ендокринні залози поділяють на дві групи: власне ендокринні (щитоподібна, прищитоподібні залози, гіпофіз, наднирники, епіфіз і тимус) і змішаної секреції (підшлункова залоза, сім’яники, яєчники). Крім ендокринних залоз у певних органах і тканинах локалізуються клітини, які теж виробляють гормони , що досягають органів-мішеней за допомогою дифузії. До них належать нейрони (переважно гіпоталамуса), певні клітини органів травної системи, нирок та інших, що виробляють деякі гормони й регуляторні нейропептиди. За тривалістю функціонування в організмі тварин залози внутрішньої секреції поділяються на дві групи:  Постійні залози (щитоподібна, прищитоподібні залози, гіпофіз, наднирники, епіфіз, підшлункова залоза, сім’яники, яєчники)  Тимчасові залози (тимус, жовте тіло – циклічності і вагітності, плацента) Наука про залози внутрішньої секреції, гормони, що виробляються ними, та їх дію на ефекторні органи в організмі тварин і людини називається ендокринологія. 2. Гормони. Класифікація і властивості гормонів. У всіх залозах внутрішньої і змішаної секреції утворюються гормони. У різних залозах утворюються різні гормони і у різній кількості (від одного до декількох десятків). У загальній кількості в тварин синтезується біля 100 різних гормонів. Гормони не нагромаджуються, а по мірі утворення попадають в кров і 2 лімфу і ними розносяться по всьому організмі. Потрапивши в кров, більшість гормонів швидко з’єднується з певними білками плазми й циркулюють у кров’яному руслі у «зв’язаному» стані. У вільній формі перебуває близько 2–10 % гормонів від їх загальної кількості в крові. У зв’язаному стані гормони знаходяться в неактивній формі, що запобігає руйнуванню та захищає тканини від надмірної їх дії. Окремі гормони є дуже необхідними для тварин і людини. Їх відсутність або значне зниження приводить до смерті (інсулін, паратгормон). Більшість гормонів інактивується у печінці і виводяться із сечею. Між дією окремих гормонів є певні взаємозв’язки, а саме: позитивні або антагоністичні. Класифікація гормонів За хімічною будовою гормони класифікують на чотири групи: 1) гормони білки; 2) гормони пептиди; 3) похідні амінокислот; 4) стероїди. За місцем утворення гормони поділяють на такі групи: 1) гіпофізарні; 2) епіфізарні; 3) гормони щитоподібної залози; 4) гормони паращитоподібних залози 5) гормони наднирників; 6) гормони підшлункової залози; 7) гормони сім’яників; 8) гормони яєчників; 9) гормони жовтого тіла. За характером виконуваних функцій гормони поділяються на такі групи: 1) гормони метаболічної дії, які регулюють інтенсивність хімічних реакцій асиміляції і дисиміляції; 2) гормони морфологічної дії, які регулюють процеси росту і розвитку (гормони статевих залоз, соматотропін та ін.); 3) гормони, що регулюють відтворення тварин (статеві гормони, гормони жовтого тіла; 4) етологічні гормони, які регулюють діяльність нервової системи і поведінку тварин (статеві гормони, гормони щитоподібної залози); Загальні властивості гормонів. Кожний гормон в організмі тварин виконує специфічні функції, одночасно із тим усі гормони мають також певні загальні властивості, а саме: 1) Всі гормони мають дистантний характер дії, тобто вони синтезуються в конкретній залозі, а їх дія проявляється на відстані лише в тих органах – мішенях, у яких розміщуються спеціальні рецептори для сприйняття їх дії; 2) Висока біологічна активність. Гормони проявляють дію на клітини-мішені в дуже малих фізіологічних концентраціях. Так, наприклад 1 грам адреналіну може прискорити роботу 10 млн. сердець жаб. 3) Невеликі розміри молекул гормонів, що дає їм можливість проникати через клітинну мембрану; 4) Специфічність дії гормонів; 3 5) Відсутність у більшості гормонів видової специфічності (крім гормонів білкової і поліпептидної природи); 6) Короткий час дії гормонів. Для гормонів пептидної природи дія триває від декількох секунд до декількох хвилин, для гормонів білків – від декількох хвилин до години, для гормонів стероїдної природи – декілька годин, йодовмісні гормони – упродовж доби; 7) Усі гормони утворюються у невеликій кількості; 8) Швидке руйнування молекул гормонів і виведення продуктів їх розпаду із організму. 3. Методи вивчення функцій залоз внутрішньої секреції. Для вивчення функцій залоз внутрішньої секреції широко використовують такі методи: 1) Метод хірургічного вилучення (метод екстирпації) або пригнічення дії залози з допомогою відповідних хімічних речовин; 2) Метод пересадки (трансплантації), який полягає в пересадці ендокринної залози; 3) Метод введення екстрактів (витяжок) залози; 4) Метод введення конкретного гормону і проведення спостереження за зміною функції окремих органів і систем органів; 5) Метод введення мічених гормонів, у молекулах яких у відповідних лабораторіях проводять заміну окремих звичайних хімічних елементів на радіоактивні хімічні елементи. За їх допомогою вивчають процес біологічного синтезу гормонів у залозах внутрішньої секреції, їх розподіл в різних органах і тканинах, хімічні перетворення та шляхи виведення з організму; 6) Метод клінічних спостережень за твариною із відомими пошкодженнями окремої залози внутрішньої секреції; 7) Різні хімічні та біохімічні методи, які дають можливість відповідними методиками визначати вміст окремих гормонів у крові, залозі, сечі та інших органах і рідинах організму. Зараз широко застосовуються імуноферментні методи визначення гормонів. 4. Механізм дії гормонів. Регуляція діяльності залоз внутрішньої секреції. Механізм дії гормонів вивчено ще недостатньо. Встановлено, що в клітинах органів – мішеней є високоспецифічні рецептори для сприйняття дії окремого гормону. Одні із них містяться на клітинних мембранах, інші – в певних структурах цитоплазми, а ще інші у ядрі. Для кожного гормону є свої специфічні рецептори. Рецептори для гормонів білкової і поліпептидної природи розміщенні на клітинних мембранах. Рецептори для гормонів стероїдної природи 4 розміщуються у цитоплазмі тварин. Рецептори для гормонів щитоподібної залози розміщуються у структурах ядра. Гормони-посланці вступають в контакт з рецепторами клітин при цьому утворюється комплекс, який активує циклічні нуклеотиди – циклічний 3’,5’- аденозинмонофосфат (цАМФ) і циклічний 3’,5’-гуанозинмонофосфат (цГМФ), іони кальцію і в подальшому виникає зміна активності відповідних ферментів або інтенсивність їх синтезу. Метаболічна дія гормонів пов’язана зі зміною рівня обміну речовин у динаміці росту та залежно від внутрішніх і зовнішніх факторів. Більшість гормонів бере участь у регуляції обміну речовин шляхом зміни активності ферментативних систем у тканинах. Для деяких гормонів дія на обмінні процеси є основною функцією. Морфогенетична дія гормонів пов’язана зі зміною диференціації клітин і тканин, їх ростом і метаморфозом. Добре відома дія гормонів щитоподібної залози на метаморфоз пуголовків. Порушення функцій цієї залози призводить до відчутного гальмування росту й розвитку молодняку більшості тварин. Фізіологічна дія гормонів опосередкується різними механізмами взаємодії з клітинами-мішенями: мембранним, мембранно-внутрішньоклітинним і внутрішньоклітинним, що пов’язано з хімічною природою гормонів. Мембранний механізм дії. Якщо гормон діє за мембранним механізмом, то він зв’язується із рецептором на клітинній мембрані й у місці з’єднання змінює її проникність для глюкози, амінокислот і деяких іонів (інсулін). Мембранно-внутрішньоклітинний механізм дії. За таким механізмом діють гормони пептидної та білкової природи, які не проникають у клітину, а впливають на обмін речовин через внутрішньоклітинний хімічний посередник. Функції внутрішньоклітинних хімічних посередників гормонів виконують циклічні нуклеотиди – циклічний 3’,5’-аденозинмонофосфат (цАМФ) і циклічний 3’,5’-гуанозинмонофосфат (цГМФ), іони кальцію. Гормони впливають на утворення циклічних нуклеотидів: цАМФ – через аденілатциклазу (АЦ), цГМФ – через гуанілатциклазу. Аденілатциклаза вбудована в мембрану клітини й складається із трьох взаємозв’язаних частин: рецепторної (R), яка представлена набором мембранних рецепторів, що знаходяться зовні мембрани; сполучної (N), яка представлена N-білком, який розташований у ліпідному шарі мембрани; і каталітичної (С), що є ферментним білком, тобто власне аденілатциклазою, яка перетворює АТФ на цАМФ (рис. 9.3). Залежно від мембранного рецептора, що зв’язує певний гормон, включається або аденілатциклаза, або гуанілатциклаза й відповідно відбувається утворення цАМФ або цГМФ. У цитоплазмі клітини знаходяться неактивні протеїнкінази. Циклічні нуклеотиди – цАМФ і цГМФ – активують протеїнкінази, змінюючи інтенсивність обміну речовин у клітині. Внутрішньоклітинний (цитозольний) механізм дії. Такий механізм характерний для стероїдних гормонів. Дію стероїдних гормонів на клітину можна представити у вигляді схеми послідовних етапів: – проникнення стероїдного гормону в клітину через мембрану; 5  – утворення в цитоплазмі комплексу стероїдний гормон-рецептор; – трансформація гормон-рецепторного комплексу у форму, що здатна зв’язуватись з ядерним акцептором (ЯА); – зв’язування гормон-рецепторного комплексу з хроматиновим акцептором, специфічним кислим білком і специфічною послідовністю основ ДНК; – вибіркова ініціація транскрипції специфічних мРНК; координований синтез тРНК і рРНК; – транспорт певних мРНК в цитозоль через ядерну мембрану; – трансляція мРНК, що надійшла на загальні популяції рибосом у середовищі, що містить підвищену кількість субстрату; – посттрансляційна модифікація білків. Поряд із безпосередньою дією на тканини гормони впливають і через центральну нервову систему. Вони збуджують спеціальні хеморецептори, від яких збудження прямує в центральну нервову систему, причому рефлекторні дуги рефлексів, спричинених гормонами, замикаються в різних відділах центральної нервової системи, включаючи кору великих півкуль головного мозку. 5. Гіпофіз, його значення в організмі тварин. Гіпофіз – непарна залоза, яка знаходиться у черепній коробці у ямці турецького гнізда під проміжним мозком стовбурової частини головного мозку. Із допомогою ніжки гіпофіз з’єднується із гіпоталамусом проміжного мозку. Його маса у коня і великої рогатої худоби 3-4 грами, у вівці, кози, свині, людини – 0,3-0,5 грама. Гіпофіз – залоза неоднорідна він поділяється на три частини: передню (аденогіпофіз), проміжну (середню) і задню (нейрогіпофіз). Всі три частини гіпофіза мають різну гістологічну будову, вони функціонують як окремі залози, у них синтезуються різні гормони, які в організмі тварин регулюють різні функції. Найбільші розміри має аденогіпофіз (біля 80%), а найменші розміри має середня частина гіпофізу (біля 5%). 6  6. Гормони аденогіпофіза (передньої частки гіпофіза), їх роль в організмі тварин. Аденогіпофіз побудований із шести різних видів залозистих епітеліальних клітин. В аденогіпофізі синтезується таких шість гормонів: соматотропін, тиреотропін, кортикотропін, фолітропін, лютропін, лактотропін. Окремі гормони аденогіпофізу синтезуються різними клітинами. Соматотропін (гормон росту) – за хімічною будовою є простим білком. Відкритий у 1921 році. Має високу видову специфічність. Молекулярна вага соматотропіну у великої рогатої худоби 45 000, а у людей 27 000. У різних видів тварин соматотропін відрізняється за амінокислотним складом на 30-35%. Найближчі за амінокислотним складом соматотропін людини і великої рогатої худоби. Соматотропін продукують ацидофільні клітини – соматотропоцити. Цей гормон здійснює вплив на всі обміни речовин, але в найбільшій мірі на обмін білків (посилює проникливість клітинних мембран для амінокислот, синтез білків у клітинах), а також на обмін кальцію і фосфору при цьому сприяє їх відкладанню в кістках і їх росту. Збільшення маси тіла під дією соматотропіну обумовлено накопиченням білка, при цьому відносний вміст жиру часто зменшується. Завдяки анаболічній дії СТГ стимулюється активність остеобластів, що сприяє інтенсивному утворенню білкової матриці кісток. Крім того, поліпшуються умови мінералізації кісткової тканини, унаслідок чого в організмі відбувається затримка кальцію та фосфору. При гіпофункції соматотропіну виникає хвороба гіпофізарний нанізм (карликовість). Затримується ріст, але зберігається нормальна розумова діяльність і зберігається нормальна пропорційність тіла. При гіперфункції соматотропіну у людей виникають хвороби: гігантизм (у молодому ростучому організмі), а у дорослому віці – акромегалія (непропорційне розростання окремих частин тіла). 7  Тиреотропін виробляється ацидофільними клітинами аденогіпофізу − тиреотропоцитами. За хімічною будовою – глікопротеїн. Гормон відкритий у 1922 році. Тиреотропін регулює ріст, розвиток і діяльність щитоподібної залози, контролює біосинтез гормонів щитоподібної залози, регулює поглинання йоду з крові. Після видалення гіпофізу наступає атрофія щитоподібної залози. Кортикотропін за хімічною будовою поліпептид. Його молекула складається із 39 амінокислот. Він немає видової специфічності. Кортикотропін контролює ріст, розвиток і діяльність кори наднирників, а також регулює обмін жирів і білків. Його утворення посилюється під час розвитку стрессу. Кортикотропін проявляє протизапальну дію, знижує проникність стінок капілярів. Під його впливом зменшуються лімфатичні вузли, селезінка, особливо щитоподібна залоза, знижується кількість лімфоцитів (лімфопенія) та еозинофілів у периферичній крові (еозинопенія). Фолітропін (фолікулостимулуючий гормон) за хімічною будовою – глікопротеїн. У самок регулює ріст, розвиток і дозрівання фолікулів у яєчниках, у самців – сперматогенез. Лютропін (лютеїнізуючий гормон) за хімічною будовою – глікопротеїн. Лютропін у самок за сумісної дії з фолітропіном забезпечує дозрівання та 8 овуляцію фолікулів у яєчниках та утворення жовтого тіла в яєчниках, у самців стимулює розвиток інтерстиціальної тканини в сім’яниках і утворення чоловічого статевого гормону тестостерону. Лактотропін (лактотропний гормон, пролактин) за хімічною будовою – білок. Його молекула складається із 198 амінокислот. Його синтез підсилюється під кінець вагітності і після родів. Він регулює ріст, розвиток і функціонування молочної кислоти, а також приймає участь у створенні материнського інстинкту. 7. Гормони середньої частки гіпофіза, їх роль в організмі тварин. Середня (проміжна) частина гіпофізу – вузька пластинка багатошарового епітелію, відокремлена від передньої частини гіпофізарною щілиною, а від нейрогіпофіза − прошарком сполучної тканини. Паренхіма проміжної частини представлена залозистими клітинами − меланотропоцитами й кортикотропоцитоподібними клітинами. Залозистими клітинами проміжної частини гіпофіза продукується меланотропін (меланотропний гормон). За хімічною будовою – поліпептид, його молекула складається з 13 амінокислот. Його синтез посилюється під час вагітності. Бере участь у сезонних змінах пігментації шкіри та хутра, а також у механізмах функціонування зорових рецепторів. Багато цього гормону синтезуються у риб і земноводних. У них даний гормон відіграє важливу роль у механізмі пристосування забарвлення тварин до зовнішнього середовища. 8. Гормони нейрогіпофіза (задньої частки гіпофізу), їх роль в організмі тварин. Нейрогіпофіз має тісний зв’язок із гіпоталамусом. Нейрогіпофіз побудований із специфічних нервових клітин і нервових волокон, клітини яких розміщуються у гіпоталамусі. У нейрогіпофізі синтезуються два гормони пептидної будови, молекула яких складаються із 9 амінокислот: вазопресин (антидіуретичний гормон) і окситоцин. Обидва гормони відкриті у 1895 році. Вазопресин (антидіуретичний гормон) − основний фактор осморегуляторної функції нирок. Він зменшує сечовиділення і підвищує осмотичну концентрацію сечі. Ця дія гормону пов’язана головним чином із збільшенням проникності стінки канальців нирок для води. Рецептори гормону розташовані в ниркових канальцях. Основними механізмами підтримки гомеостазу осмотичного тиску, у яких бере участь АДГ, є зменшення втрат рідини через нирки й легені, а також збільшення споживання води через запуск почуття спраги й питної поведінки. Вазопресин (антидіуретичний гормон) викликає також скорочення стінок артеріол і підвищення артеріального тиску. При гіпофункції цього гормону виникає нецукровий діабет (сечовиснаження) із 9 посиленим виділенням сечі, при цьому у крові є нормальний вміст глюкози і вона відсутня у сечі. Окситоцин впливає на гладеньку мускулатуру матки та інші органи (сім’явивідна протока, стінки кровоносних судин та ін.), стимулює родову діяльність, сприяє виділенню молока під час доїння шляхом скорочення міоепітеліальних клітин в альвеолах молочної залози. Посилення секреції окситоцину відбувається під час парування для переміщення сперми в яйцепроводи, розтягування матки під час родів, при подразнення рецепторів соска під час акту смоктання. При цьому в «рефлексі виділення молока» аферентна ланка представлена нервовими шляхами, а еферентна − гормональним посередником. У самців окситоцин посилює скорочення сім’явивідних шляхів, під час парування забезпечуючи процес еякуляції. У крові окситоцин швидко руйнується специфічним ферментом окситоциназою. 10