Гормоны гипофиза и аденогипофиза
Гипофиз – нижний мозговой придаток, является эндокринной железой, функции которой регулируются гипоталамическими гормонами.
Гипофиз – это важный регуляторный центр, который объединяет нервный и эндокринный компоненты координирующей системы организма.
Нейрогипофиз и аденогипофиз
В эмбриогенезе гипофиз образуется из двух различных зачатков. промежуточного мозга формируется нейрогипофиз, состоящий у высших позвоночных из срединного возвышения, ножки или стебля, и задней (нервной) доли гипофиза. Железистая доля, или аденогипофиз, развивается из эпителиального выпячивания крыши передней кишки. В процессе развития происходит объединение этих двух частей в единый орган.
Гомолог гипофиза (по происхождению) существует уже у хордовых животных. Это субнейральная железа оболочников, однако неясно, каково ее функциональное значение. Наиболее древние позвоночные животные – круглоротые (миноги, миксины) – имеют гипофиз примитивного строения, но в нем уже вырабатывается большая часть гормонов, характерных для этой железы.
В аденогипофизе различают переднюю, или дистальную, долю и промежуточную долю. В гипофизе большинства позвоночных и человека вырабатывается 7 гормонов, четыре из них действуют на периферические эндокринные железы и называются тропными гормонами, три гормона – эффекторные – влияет непосредственно на органы- и ткани-мишени. При удалении гипофиза в организме развиваются симптомы гормональной недостаточности, так как гормоны аденогипофиза в этом случае не оказывают стимулирующего влияния на ряд эндокринных желез и функций.
Локализация синтеза гормонов гипофиза
В аденогипофизе различают различные типы клеток, каждый из которых вырабатывает соответствующий гормон. С помощью гистологических и гистохимических методов обычно выделяют ацидофильные, базофильные и хромофобные клетки. Применение дополнительных методик позволяет провести их последующее подразделение. Ацидофильные клетки вырабатывают гормон роста и пролактин, базофильные клетки – гонадотропные гормоны (ФСГ и ЛГ) и тиреотропный гормон, хромофобные клетки, по-видимому, являются предшественниками ацидофильных и базофильных клеток.
Широкое применение нашли иммунохимические методы, при использовании которых происходит реакция с антисывороткой к соответствующему известному гормону. Таким образом, в настоящее время идентифицированы места синтеза всех гормонов аденогипофиза.
Номенклатура типов клеток аденогипофиза зависит от того, какой гормон они вырабатывают. Так, клетка, вырабатывающая гонадотропный гормон, называется гонадотропоцитом, клетка, синтезирующая пролактин – пролактоцитом и т.д.
Образование и выделение гормонов в железистой клетке гипофиза происходит следующим образом. Из капилляров путем микропиноцитоза в клетку проникают вещества, необходимые для синтеза секреторных продуктов. В цитоплазме синтезируются протеины, поступающие в эндоплазматическую сеть, от которой отделяются пузырьки, поступающие в комплекс Гольджи, где происходит конечный синтез секреторного продукта. Созревшие секреторные гранулы поступают в межклеточное пространство.
Тропные гормоны аденогипофиза
Четыре гормона из семи оказывают регулирующее влияние на периферические эндокринные железы – корковое вещество надпочечников, щитовидную железу и гонады.
АКТГ (адренокортикотропный гормон) необходим для развития и функции коры надпочечника (в основном двух ее слоев – пучковой и сетчатой зон). АКТГ стимулирует выработку и секрецию глюкокортикоидов. Для роста и функции третьего слоя коры надпочечника – клубочковой зоны – не требуется АКТГ. В этой зоне вырабатываются минералокортикоиды и эти процессы регулируются другим путем. В отсутствии АКТГ кора надпочечников подвергается атрофии.
АКТГ представляет собой полипептид небольших размеров, состоящий только из 39 аминокислотных остатков. Концентрация АКТГ в крови в обычных условиях невысока (0-5 нг/мл), причем наблюдается четкая циркадная ритмика в его секреции. При стрессе уже через несколько минут увеличивается скорость секреции АКТГ и его содержание в крови.
АКТГ непосредственно действует также на неэндокринные органы-мишени. В частности, установлено прямое влияние АКТГ на липолиз в жировой ткани, причем при избыточной выработке АКТГ развивается усиление пигментации кожи, что, очевидно, связано с близостью строения АКТГ и МСГ. Синтез и секреция АКТГ регулируются кортикотропин-рилизинг-гормоном гипоталамуса; гормоны коры надпочечника на основании механизма обратной связи также включаются в регуляцию секреции АКТГ.
ТТГ (тиреотропный гормон) является гликопротеином, состоящим из двух субъединиц: альфа и бета. Бета-субъединица определяет специфическую биологическую активность гормона, альфа-субъединица сходна в ТТГ и гонадотропинах (ВСГ и ЛГ). ТТГ стимулирует рост и развитие щитовидной железы, регулирует выработку и выделение гомонов щитовидной железы – тироксина (Т4) и трииодтиронина (Т3). ТТГ, циркулирующий в плазме, связан с гамма-глобулином. Метаболизируется ТТГ главным образом в почках. Функция тиреотропоцитов регулируется тиреотропин-рилизинг гормоном гипоталамуса. Гормоны щитовидной железы также входят в цепи регуляции ТТГ.
ГТГ (гонадотропные гормоны) у высших позвоночных представлены двумя гормонами с несколько различающейся сферой действия. ФСГ у самок стимулирует развитие фолликулов в яичниках, самцам этот гормон необходим для развития семенных канальцев и дифференциации спермиев. ЛГ участвует в овуляции, образовании желтого тела, стимулирует секрецию половых гормонов стероидогенной тканью яичников и семенников. Однако многие этапы развития, созревания половых клеток, овуляции и спермиации являются результатом синэргического действия ФСГ и ЛГ.
Введение гипофизэктомированным животным гонадотропных гормонов вызывает у них возобновление развития атрофированных гонад и развитие вторичных половых признаков.
Секреция ФСГ и ЛГ регулируется одним гонадотропин-рилизинг-гормоном гипоталамуса, в состав регулирующей системы входят также половые стероиды. Секреция гонадотропин-рилизинг-гормона гипоталамуса подвержена центральному влиянию (преоптической области гипоталамуса и лимбической системы).
Эффекторные гормоны аденогипофиза
Эти гормоны оказывают стимулирующее влияние на неэндокринные органы- и ткани-мишени. К этой группе относятся три гормона: гормон роста, пролактин и меланоцитостимулирющий гормон (МСГ).
Гормон роста – белок. У человека он состоит из 191 аминокислотного остатка. Структура гормона роста близка к структуре пролактина. Гормон роста имеет ряд эффектов, он стимулирует общий рост тканей, кроме того, имеет ряд метаболических эффектов.
Влияние гормона роста на рост основано на стимуляции эндохондрального окостенения – процесса, посредством которого кости растут в длину.
После полового созревания происходит окостенение эпифизарных хрящей и гормон роста перестает влиять на рост костей в длину, он способен усиливать лишь периостальный рост кости и рост некоторых тканей. Когда у взрослых людей происходит чрезмерная выработка гормона роста, у них наблюдается разрастание мягких тканей, деформация и утолщение костей. Это заболевание называется акромегалией. Если гормон роста вырабатывается в избытке в молодом возрасте, когда кости еще способны расти в длину, развивается гигантизм. Напротив, при недостаточности гормона роста у ребенка рост прекращается при достижении 1 м. При такой гипофизарной карликовости пропорции тела нормальные.
Эффект гормона роста, обеспечивающий рост, опосредуется веществом – соматомедином, обнаруживаемым в сыворотке. Это вещество вырабатывается под влиянием гормона роста.
Метаболические эффекты гормона роста многообразны. Весьма важно влияние гормона роста на белковый обмен и прежде всего усиление им синтеза белков. Гормон роста обладает анаболическим действием и оказывает также влияние на обмен жиров и углеводов. Инъекция гормона роста вызывает падение уровня глюкозы и свободных жирных кислот в плазме, через несколько часов после введения отмечается увеличение концентрации глюкозы и свободных жирных кислот в плазме, через несколько часов после введения отмечается увеличение концентрации глюкозы и свободных жирных кислот в плазме. Это происходит потому, что проникновение глюкозы в клетки, в обычных условиях усиливаемое инсулином, нарушается (т.е. толерантность к глюкозе, обеспечиваемая инсулином, снижается под влиянием гормона роста). Повышение концентрации глюкозы происходит в результате увеличения скорости глюконеогенеза, которая, в свою очередь, усиливается под влиянием гормона роста.
В течение суток наблюдаются колебания концентрации гормона роста в 10–20 раз, которые связаны с эндогенным ритмом секреции гормона. Максимум секреции гормона роста отмечается у человека ночью и связан с фазой глубокого сна.
Секреция гормона роста регулируется рилизинг-гормоном и ингибируется гормоном – соматостатином. Уровень гормона роста зависит от соотношения выработки этих двух гипоталамических гормонов, которая регулируется высшими центрами мозга, расположенными в области лимбической системы.
На секрецию гормона роста оказывает влияние содержание энергетических субстратов в клетках и тканях. Снижение концентрации глюкозы в крови стимулирует секрецию гормона роста через гипоталамические рецепторы глюкозы. Секреция гормона роста зависит также от концентрации в крови аминокислот и свободных жирных кислот. Кроме того, секреция гормона роста усиливается стрессорными стимулами различного характера. Возможно, что это влияние опосредуется центральными адренэргическими структурами.
Пролактин – белковый гормон, состоящий из 198 остатков аминокислот. У млекопитающих пролактин стимулирует рост молочных желез и секрецию молока. Пролактин стимулирует синтез белков молока и других его компонентов, а также ускоряет молокоотдачу. Его содержание в крови увеличивается во время акта сосания или при доении.
У ряда млекопитающих (но не у всех) пролактин оказывает также влияние на поддержание существования желтого тела и на активность этого образования. В связи с этим возникло второе название этого гормона – лютеотропный гормон (ЛТГ). Этот гормон тормозит секрецию ФСГ, у самцов вызывает рост простаты, семенных пузырьков, т.е. вовлекается в регуляцию репродуктивной функции. Пролактин обладает также метаболическим действием, участвуя в регуляции жирового обмена, и оказывает гипергликемический (диабетический) эффект.
Эффекты пролактина весьма многообразны и могут быть сгруппированы в четыре основных направления.
Влияние на водный обмен, минеральный обмен и осморегуляцию. Показано, что пролактин оказывает влияние на проницаемость мембран для воды, снижает отдачу ионов натрия.
- Влияние на пролиферацию и секрецию эпидермиса.
- Участие у позвоночных разных классов в регуляции репродуктивного поведения. Это прежде всего забота о потомстве.
- Существенное влияние на жировой обмен, а у ряда низших позвоночных – и на рост.
Таким образом, для пролактина характерен чрезвычайно широкий спектр действия, причем его эффекты наиболее разнообразны у низших позвоночных. Очевидно, это весьма древний гормон, функции которого постепенно видоизменялись и специализировались; при появлении млекопитающих пролактин стал гормоном, специально регулирующим молочную железу. Однако многие эффекты гормона остались общими – влияние на жировой обмен, водный обмен, репродуктивные функции.
Гормон, ингибирующий выведение пролактина, вырабатывается в гипоталамусе. Согласно последним данным, он является дофамином. Кроме того, существует и пролактолиберин. На секрецию пролактина, усиливая ее (возможно, через гипоталамус), также влияют половые гормоны. Секреция пролактина зависит и от продолжительности фотопериода, времени суток.
МСГ (меланоцитостимулирующий гормон) существует в двух формах – альфа- и бета-, которые являются полипептидами и весьма близки к АКТГ. Альфа-форма МСГ человека содержит 13 аминокислотных остатков, бета – 22.
Основная функция МСГ заключается в стимуляции биосинтеза кожного пигмента меланина, а также увеличении размеров и количества пигментных клеток. Действие МСГ у рыб, амфибий и пресмыкающихся состоит в увеличении пигментации кожи за счет дисперсии меланина в пигментных клетках (меланофорах или меланоцитах). Изменение окраски кожных покровов имеет существенное защитное значение, так как животное может иметь окраску, близкую к цвету окружающей среды. У млекопитающих МСГ участвует в сезонных изменениях пигментации кожи и меха; этот гормон может влиять и на возбудимость нервной системы. Роль МСГ у млекопитающих пока недостаточно выяснена. Регуляция функции клеток промежуточной доли гипофиза, вырабатывающих МСГ, осуществляется гипоталамическими ингибирующими и рилизинг-факторами (МСГ-ИГ, МСГ-РЛ).
Эндокринные железы, находящиеся под контролем гипофиза
Действие 4 из 7 гормонов аденогипофиза состоит в основном в регуляции выработки других гормонов эндокринными железами, функция которых тесно связана с деятельностью гипоталамо-гипофизарной системы.
ТТГ аденогипофиза стимулирует выработку тиреоидных гормонов в щитовидной железе.
АКТГ влияет на секрецию глюкокортикоидов корой надпочечника.
Гонадотропные гормоны (ФСГ и ЛГ) приводят к выработке половых гормонов стероидогенной тканью гонад.
Эндокринные железы, функционирующие без прямого регуляторного влияния гормонов гипофиза
Ряд эндокринных желез синтезирует и выделяет гормоны без четкого регуляторного влияния гормонов гипофиза. К этим гормонам относятся адреналин и норадреналин, вырабатываемые в мозговом веществе надпочечника, минералокортикоид альдостерон, синтезируемый в клубочковой зоне коры надпочечника, паратгормон, образующийся в паращитовидных железах, кальцитонин, вырабатываемый в С-клетках щитовидной железы, а также гормоны поджелудочной железы – инсулин и глюкагон.
