урок: Железы внутренней секреции

Цель урока: Сформировать у учащихся представление о железах внутренней секреции, покзать их роль в гуморальной регуляции жизнедеятельности организма человека, возможные нарушения в их функциях и связанные с этим заболевания.

Ход урока:

1.      Орг.момент.

2.      Вступление и лекция учителя. Гуморальная регуляция.

3. Железы внешней и внутренней секреции.

4.Болезни, связанные с нарушениями желез внутренней секреции

Гуморальная регуляция – наиболее древняя форма регуляции. Химические соединения, образующиеся в организме в процессе жизнедеятельности, поступают в кровь и тканевую жидкость, вместе с ними переносятся ко всем органам, регулируя их работу и обеспечивая их взаимодействие. В ходе эволюции у животных возникли органы, специализирующиеся на выделении таких регуляторных химических соединений – гормонов. Это железы внутренней секреции, называемые также эндокринными. Они располагаются в разных местах нашего организма.
Гормоны оказывают специфическое действие на обмен веществ, рост и развитие организма. Такое действие гормонов называют гуморальной регуляцией. Выделение гормонов эндокринными железами осуществляется при участии нервной системы, поэтому некоторые эндокринные нарушения связаны с нарушениями работы нервной системы.
В эндокринную систему человека входят небольшие по величине и различные по своему строению и функциям железы внутренней секреции: гипоталамус, гипофиз, эпифиз, щитовидная железа, паращитовидные железы, тимус (вилочковая железа), надпочечники, поджелудочная и половые железы. Все вместе взятые они весят не более 100 г, а количество вырабатываемых некоторыми железами гормонов исчисляется миллиардными долями грамма.
Между железами внутренней секреции, как правило, нет прямых анатомических связей, но существует тесная взаимозависимость их функций. Их работу можно сравнить с игрой хорошего оркестра – каждая железа уверенно и тонко ведет свою партию, а в роли дирижера выступает главная железа внутренней секреции – гипофиз, подчиняющаяся отделу центральной нервной системы – гипоталамусу.
Механизм взаимодействия между нейрогормонами гипоталамуса, тропными гормонами гипофиза и гормонами периферических желез внутренней секреции отработан длительным эволюционным развитием и весьма надежен. Но достаточно сбоя в одном звене этой сложной цепи, чтобы произошло нарушение количественных, а порой и качественных соотношений во всей системе, влекущее за собой различные эндокринные заболевания.

. Гипофиз – это бобовидное образование массой 0,5–0,6 г, располагающееся в костном углублении дна черепа, названном турецким седлом. Гипофиз состоит из трех долей: передней, средней и задней. Большая по размерам передняя доля гипофиза выделяет 8 гормонов. Один из них – гормон роста (соматотропный) – стимулирует рост скелета, активизирует биосинтез, способствует увеличению размеров тела. Впервые предположение о выделении гипофизом специфического гормона роста было высказано в 1921 г. американскими учеными Эвансом и Лонгом. Соматотропный гормон определяет рост человека, сначала увеличивая его, а затем обеспечивая постоянство этого важного показателя. Средняя доля гипофиза у низших позвоночных секретирует меланотропный гормон, регулирующий изменения цвета кожи. У человека эта доля гипофиза обнаруживается только в детстве (и при беременности) и никаких функций не выполняет. Задняя доля гипофиза вырабатывает гормоны вазопрессин и окситоцин. Вазопрессин (антидиуретический гормон) участвует в регуляции водно-солевого обмена, окситоцин стимулирует сокращения мускулатуры матки на поздних стадиях беременности.
Мальчик-с-пальчик, Дюймовочка, гномы, дядя Степа, Гулливер и лилипуты – эти сказочные герои имели прототипов в реальной жизни. Карликовость может быть наследственно обусловленной, и тогда при рождении обнаруживается малый рост ребенка – 20–25 см при массе 500–1500 г. Эта патология – гипофизарный нанизм. Такие дети рождаются в срок, все пропорции тела у них сохранены, развитие протекает нормально и дальше. Они могут заниматься трудовой деятельностью, способны к деторождению. Продолжительность жизни – как у всех людей. В жизни их называют лилипутами.. Одним из самых известных карликов был Йозеф Борувлаский – «Граф», родившийся в 1739 г. в Польше. При рождении его рост был 20 см, в возрасте одного года – 35 см, в 25 лет – 89 см. В день его 30-летия его рост был равен 1 м. Прожил он 98 лет. Самый низкорослый карлик ныне проживает в Санто-Доминго (Доминиканская республика). Он родился в 1968 г., в 1987 г. его рост был 72 см, а вес – лишь 6,81 кг. Остальные члены его семьи имеют обычные размеры.. Гигантизм – это увеличение роста из-за повышенной продукции гормона роста. Обычно это происходит при развитии опухоли гипофиза, которая при отсутствии лечения приводит к гибели больного в возрасте 20–30 лет. Если гиперфункция гипофиза возникла в детском возрасте, то размеры тела увеличиваются пропорционально. Рост людей, страдающих гигантизмом, может превышать 2,5 м.
Самый высокий мужчина, Роберт Уэдлоу, родился в США в 1918 г. К 5 годам он вытянулся до 163 см и весил 48 кг, в 10 лет эти показатели составили 196 см и 95 кг, в 15 лет – 234 см и 161 кг, в 22 года – 272 см и 199 кг. Скончался он в 1940 г.
Самой высокой женщиной (231,7 см) считается Сэнди Аллен. Родилась она в Чикаго в 1955 г. и весила 2,91 кг. В 1977 г. ей была сделана операция, после которой женщина перестала расти.
Если увеличение секреции соматотропного гормона возникает в зрелом возрасте, когда рост тела закончился, то это приводит к заболеванию, называемому акромегалией. У больных наблюдается общее ожирение, увеличение размеров нижней части лица (нос расширен, губы утолщены, язык не помещается во рту), стоп и кистей рук. Рост при этом остается нормальным, поскольку в этом возрасте кости уже утрачивают способность к росту. Увеличение продукции соматотропина влечет за собой нарушение синтеза других гормонов.
В 1958 г. умер Роберт Ходжес, самый тяжелый в мире человек. В 32 года при росте 180 см он имел массу 468 кг. Окружность его талии превышала 3 м, а предплечья – 1 м. Чудовищная масса тела Роберта Ходжеса была следствием нарушения деятельности гипофиза после перенесенного в детстве коклюша.
Передняя доля гипофиза вырабатывает тиреотропный гормон, который способствует образованию гормона щитовидной железы тироксина.
Щитовидная железа состоит из двух соединенных узким перешейком долей. Это самая крупная из желез внутренней секреции. У взрослого человека она весит от 25 до 60 г (в среднем 28 г) и располагается спереди по бокам от трахеи. Она имеет важное значение для нормальной жизнедеятельности организма. Гормоны щитовидной железы, тироксин и трийодтиронин, содержат в своем составе йод – элемент, поступление которого в организм ограничено. Природа позаботилась о том, чтобы щитовидная железа имела запас йода: хотя ее масса не превышает 0,5% от массы тела, в ней содержится 25% всего йода в организме человека. Существует специальный механизм, позволяющий железе извлекать неорганический йод из крови и увеличивать его концентрацию в 500 раз. Таким свойством не обладает больше ни один орган. При недостатке йода синтез гормонов снижается. Хронический недостаток йода сопровождается хроническим гипотиреозом, приводящим к кретинизму у детей и микседеме у взрослых.
Кроме тиронинов С-клетки щитовидной железы вырабатывают гормон кальцитонин. Мишенью кальцитонина являются кости – он снижает резорбцию кальция из костной ткани, что сопровождается уменьшением содержания ионов кальция и фосфата в крови.
При врожденном гипотиреозе, когда функция щитовидной железы понижена и в кровь поступает крайне мало гормона тироксина, первым страдает мозг. Он остается недоразвитым, и если срочно не принять меры, у ребенка развивается кретинизм – умственная отсталость. Тормозится и физическое развитие, ребенок плохо держит голову, поздно начинает сидеть, ходить.
Микседема развивается у взрослых и проявляется в заторможенности, постоянной сонливости, заметном ухудшении памяти, снижении работоспособности. Человек становится вялым, безучастным ко всему, ему даже в теплую погоду бывает холодно. Это объясняется тем, что из-за недостатка тиреоидинов ткани организма поглощают меньше кислорода и, соответственно, продуцируют меньше тепла, поэтому кожа у таких людей всегда сухая и холодная.
. Гипертиреоз – повышение выработки тиреоидных гормонов – редко возникает из-за избытка йода, поскольку лишний йод выводится почками. Причиной гипертиреоза чаще является патология гипофиза, при которой он производит больше тиреотропного гормона, или ТТГ (обычно под действием ТТГ-релизинг-фактора гипоталамуса), стимулирующего синтез тироксина в щитовидной железе. Под действием ТТГ щитовидная железа увеличивается, при этом может образоваться тиреотоксический зоб (базедова болезнь), сопровождающийся пучеглазием, сердцебиением, потливостью, нервными расстройствами.
Эндемический зоб возникает из-за недостатка йода в питьевой воде и пище. В Швейцарии резко снизились заболевания зобом и кретинизмом, когда в обязательном порядке жителям стали прописывать йод, ввели в употребление йодированные соль или хлеб.
Спорадический, или рассеянный, зоб не связан с природными очагами. Он возникает как результат употребления пищевых продуктов или лекарств, которые блокируют усвоение йода. В Тасмании при употреблении молока коров, питавшихся растениями семейства барбариа, которые содержат антийодные вещества, у детей возникает зоб. Некоторые сорта капусты, репы, брюквы содержат естественные тиреостатические компоненты. Бездумное употребление преимущественно этих продуктов в ущерб другим может привести к спорадическому зобу. Питание должно быть разнообразным.
Небольшие по размерам паращитовидные железы расположены под щитовидной железой на задней ее стенке. Обычно их четыре, но может быть и две или больше четырех. Общий вес – 0,3 г. Но вес и размеры вовсе не отражают роль и значение того или иного органа. Паращитовидные железы выполняют очень важную функцию. В них образуется гормон – паратгормон, или паратирин. Являясь антагонистом кальцитонина, он регулирует фосфорно-кальциевый обмен. Мишенью паратирина являются костная ткань и почки. Будучи антагонистом кальцитонина, он усиливает декальцинацию костей, в результате чего уровень кальция в крови повышается. В то же время паратирин уменьшает реабсорбцию фосфатов из первичной мочи, в результате чего уровень фосфатов в крови снижается. Без паращитовидных желез организм существовать не может. Удаление их ведет к тетании – судорогам, непроизвольным подергиваниям мышц, параличу дыхательной мускулатуры и, в отсутствие лечения, к смерти. Впервые заболевание тетанией описал в XIX в. немецкий патолог Ф.Реклингаузен, и с тех пор эта болезнь носит его имя. Еще в начале ХХ в. операции по поводу зоба у людей часто приводили к тетании. Швейцарский хирург Теодор Кохер разработал метод удаления щитовидной железы, при котором часть ее вместе с паращитовидными железами обязательно остается. За это он был удостоен Нобелевской премии в 1909 г.
Повышенная выработка кальцитонина вызывает «вымывание» кальция из костей – возникает так называемый декальциноз скелета. Кости становятся непрочными, сначала очень гибкими, потом ломкими, возникают множественные переломы. На ранних стадиях резко возрастает подвижность суставов, больные могут принимать неестественные позы, закладывать ноги за голову, скручиваться спиралью (гуттаперчевый мальчик). С развитием болезни уродливо деформируется скелет, выпадают зубы. В почках образуются камни. В паращитовидных железах могут развиваться опухоли, приводящие к нарушениям функции желез.
Основной гормон эпифиза, или шишковидной железы – мелатонин. Функции гормона разнообразны. Он контролирует пигментный обмен, суточные и сезонные ритмы, процессы деления клеток, участвует в формировании зрительного восприятия образов и цветоощущения, сна и бодрствования.
Эпифиз был известен уже 2 тыс. лет назад, но до сих пор эта железа размером с горошину и весом 0,5 г, запрятанная в самую глубину головного мозга и сверху прикрытая большими полушариями, остается загадкой. Индийские и тибетские философы считают ее органом ясновидения. Шишковидная железа активна в течение всей жизни. При различных заболеваниях она ведет себя по-разному. Гормон мелатонин способен влиять и на гипофиз. Биологически активные вещества, секретируемые эпифизом, способны тормозить выработку гипофизом гормона роста. Эпифиз участвует в регуляции водно-солевого обмена. Он продуцирует к-фактор, активно влияющий на обмен калия. Эта железа играет роль главных биологических часов организма. Она поддерживает контакты со щитовидной железой, может задерживать развитие тиреотоксикоза.
Эпифиз имеет общее происхождение с глазами, поэтому его иногда называют третьим глазом (он выполняет функции фоторецептора у миноги, некоторых рептилий, например, гаттерии, и даже птиц).
Чтобы получить 1 мг мелатонина, необходимо использовать эпифизы от 750 быков.
Передняя доля гипофиза вырабатывает также адренокортикотропный гормон (АКТГ), который стимулирует деятельность надпочечников.. Надпочечники – парный орган. Они как бы прилеплены к верхнему полюсу обеих почек. Анатомическое строение каждого надпочечника напоминает слоеный пирог: сверху жировая оболочка, под ней соединительнотканная, затем идет корковый слой, а в самом центре – мозговой.
Корковый и мозговой слои вырабатывают гормоны, влияющие на разные процессы жизнедеятельности организма. Надпочечники весят 5–6 г, мозговой слой составляет не более 20% от общей массы железы. Основные гормоны надпочечников – адреналин и норадреналин – выделяются в кровь под воздействием нервных импульсов. Эти два родственных гормона важны для приспособительных реакций организма, особенно в экстремальных, стрессовых ситуациях. При мобилизации всех внутренних резервов клетки мозгового вещества за считанные часы могут выбросить в кровь почти весь свой запас адреналина.
Поступая в кровь, адреналин увеличивает силу и частоту сердечных сокращений, вызывает сужение мелких артерий, расширяет венечные сосуды сердца и скелетных мышц, обеспечивая этим органам хорошее кровоснабжение.
Адреналин и энергетически обеспечивает приспособительные реакции. Он способствует повышению содержания в крови глюкозы – основного источника энергии, усиливает распад гликогена в печени. В мышцах этот гормон увеличивает образование молочной кислоты, которая в печени превращается в глюкозу. Он буквально «выгребает» запасы углеводов из различных депо. Одновременно адреналин тормозит секрецию инсулина, который, как известно, повышает проницаемость клеточных мембран для глюкозы, чем снижает ее содержание в крови.
Норадреналин по химическому строению и действию схож с адреналином. Он как бы продолжает и завершает реакции, которые возникают в организме под действием адреналина. В экстремальных ситуациях, например при кислородом голодании, снижении сахара в крови, надпочечники могут мобилизовать защитные силы организма.
Гиперфункция надпочечников ведет к изменению вторичных половых признаков, нарушению обмена веществ, увеличению количества сахара в крови. Развивается болезнь Иценко–Кушинга с характерным ожирением лица и туловища, повышается артериальное давление, разрыхляется костная ткань, что ведет к самопроизвольным переломам костей.
Гипофункция надпочечников ведет к их атрофии. Корковый слой вырабатывает недостаточно гормона кортина. Результатом атрофических изменений надпочечников является бронзовая болезнь. Для нее характерно общее нарушение обменных процессов, отсутствие аппетита, тошнота и рвота, боли в области живота. Больной быстро теряет в весе, наступает истощение, появляются темные пятна на слизистых оболочках губ, десен. Кожа лица и открытых частей тела приобретает цвет старой бронзы. Бронзовую болезнь И.С. Тургенев описывает в рассказе «Живые мощи»: «Я приблизился – и остолбенел от удивления. Передо мною лежало живое человеческое существо, но что это было такое? Голова совершенно высохшая, одноцветная, бронзовая – ни дать, ни взять икона старинного письма, нос узкий, как лезвие ножа, губ почти не видать – только зубы белеют и глаза, да из-под платка вылезают на лоб жидкие пряди желтых волос». Бронзовая болезнь впервые была описана английским врачом Т.Аддисоном и поэтому называется также аддисоновой болезнью, при которой нарушается обмен солей между кровью и тканями тела.
Учитель. Тимус, или вилочковая железа (названная так из-за своей двурогой формы), лежит за грудиной. У новорожденных она очень крупная, весит 15 г (т.е. 0,5% веса тела), а у взрослого 40-летнего человека масса этой железы не превышает 3 г (0,005% веса тела). Получается, что железа с возрастом уменьшается в 100 раз. Если у взрослого человека тимуса почти нет и без него люди обходятся, живут нормально, так зачем он нужен в детском возрасте, да еще такой крупный? Может быть, природа ошиблась – оставила тимус как «след прошлого», рудимент?
В 1960 г. австралийские ученые показали, что тимус ответствен за иммунитет – защиту организма от воздействия чужеродных факторов. В тимусе у новорожденных образуются лимфоциты (клетки иммунной системы), которые расселяются в другие органы (костный мозг, селезенку, лимфатические узлы). Удаление тимуса у новорожденных и детей раннего возраста приводит к ослаблению защитных сил и смерти. Выполнив родоначальную функцию, тимус постепенно атрофируется, передавая свою роль другим органам.
Тимус – это «кладовая» гормонов. В настоящее время из него получен уже 21 фактор, обладающий гормональными свойствами – от регуляции размножения и деятельности лимфоидных иммунных клеток до взаимодействия с другими гормонами. Главный гормон тимуса – тимозин – стимулирует развитие лимфоцитов.
Учитель. Поджелудочная железа среди эндокринных желез занимает особое место. Она функционирует не только как железа внутренней секреции, но является и одной из основных пищеварительных желез: вырабатывает и поставляет в двенадцатиперстную кишку панкреатический сок, содержащий ферменты, необходимые для нормального пищеварения. Весит поджелудочная железа 70–120 г, длина ее 16–22 см. Эндокринная часть железы составляет 2–3% массы. Секреторные клетки, вырабатывающие гормоны, образуют специфические скопления – панкреатические островки (островки Лангерганса), разбросанные по всей железе, но больше всего их в хвостовом отделе. Основной гормон поджелудочной железы – инсулин, снижающий уровень сахара в крови и оказывающий влияние на жировой обмен.
Интересна история открытия инсулина. В конце XIX в. немецкие физиологи О.Минковский и И. фон Меринг, изучая регуляцию процесса пищеварения, в ходе экспериментов удаляли собакам поджелудочную железу. Служитель, убирая за собаками в клетках, обратил внимание, что на мочу слетается множество мух. Оказалось, что в моче собак, лишенных поджелудочной железы, содержится большое количество сахара.
Учитель. Клеточный состав островков Лангерганса неоднороден: исследователи обнаружили здесь разные клетки – А, В, Д и РР. Самые многочисленные В-клетки – 70%; А-клетки – 20%; Д-клетки – 5–8%; РР-клетки – 0,5–3%. В-клетки первоначально синтезируют биологически неактивный проинсулин. Только после обработки специфическими ферментами в комплексе Гольджи проинсулин превращается в инсулин. В-клетки упаковывают готовую продукцию в особые секреторные гранулы и хранят до тех пор, пока не потребуется выделить инсулин в кровь. Когда в крови повышается уровень глюкозы, избыток глюкозы превращается в гликоген, который депонируется в печени и мышцах. Нарушение секреции инсулина ведет к сахарному диабету. У больного диабетом железа утрачивает способность реагировать на изменения содержания сахара в крови.
А-клетки синтезируют гормон глюкагон, который тоже регулирует уровень глюкозы. Глюкагон называют физиологическим антагонистом инсулина. Если инсулин депонирует избытки глюкозы, то глюкагон, напротив, включает механизмы, извлекающие гликоген из этих депо. Таким образом он предотвращает сильное снижение уровня глюкозы в крови, которое может произойти при усиленной секреции инсулина.
Подобный антогонизм не мешает нормальной деятельности поджелудочной железы. Именно благодаря слаженной деятельности инсулина и глюкагона в здоровом организме содержание глюкозы в крови поддерживается на определенном уровне.
Сахарный диабет – тяжелое заболевание. Организм теряет способность усваивать сахар, он накапливается в крови и выводится с мочой. Недостаток инсулина приводит к обезвоживанию тканей. Потеря воды организмом вызывает у больного мучительную жажду. Больной выделяет в сутки от 10 до 30 л мочи. Содержание сахара в ней может достигать 5–10% (в норме моча не содержит сахара). Наблюдается похудение, иногда, наоборот, ожирение. У диабетиков нарушается обмен жиров и белков. Белки расщепляются не полностью, промежуточные продукты вызывают тяжелое отравление организма. Нарушение нормальной функции поджелудочной железы вызывает серьезные сдвиги в обмене веществ. Знание физиологической основы этих процессов позволяет лечить диабет. Прежде всего врач устанавливает правильную диету для больного. Важным средством лечения является введение инсулина.
Учитель. Гонады, или половые железы, – единственные эндокринные железы, которые различны у мужчин и женщин. Направляют их деятельность и задают ритм их гормональной активности гипоталамус и гипофиз.
Яичники – это женские половые железы. Их два – правый и левый. Каждый по форме напоминает миндальный орех, весит 6–8 г. В корковом слое яичников концентрируется основная масса фолликулов – специфических контейнеров, в которых созревают яйцеклетки, и источников эстрогенов – женских половых гормонов. Главная задача яичников – подготовить организм к оплодотворению. Продукция эстрогенов подчиняется строгому ритму и носит циклический характер. В период созревания яйцеклетки продуцируют гормон прогестерон. Этот важный гормон во время беременности подавляет рост новых фолликулов и готовит организм к вынашиванию плода. Функционируют яичники с 12–14 лет. С возрастом они прекращают выполнять свою функцию.
Яички, или семенники, – мужские половые железы. Они вырабатывают мужские половые клетки – сперматозоиды – и выделяют в кровь мужские половые гормоны – андрогены. Этот парный орган располагается в мошонке. Рост их происходит в период полового созревания (14–17 лет). Каждое яичко состоит из своеобразных долек, внутри проходят семенные канальцы. В среднем цикл созревания мужских половых клеток составляет 75 дней, но созревают не все клетки одновременно. Продукция полноценных сперматозоидов начинается в период полового созревания и заканчивается к 60 годам.
В соединительнотканной оболочке канальца разбросаны клетки Лейдинга. Они служат поставщиком гормонов-андрогенов, главным из которых является тестостерон. Под влиянием тестостерона в период полового созревания идет развитие вторичных половых признаков. Интересно, что при всем анатомическом различии женских и мужских половых желез химическая структура гормонов во многом сходна.

Вопросы для закрепления

1. Работа каких желез регулируется гипофизом? (Гипофиз регулирует работу щитовидной железы, надпочечников, половых желез.)

2. Известно, что в подавлении Парижской коммуны принимал участие французский политик Тьер, человек карликового роста с большой головой. Каким заболеванием, обнаружившимся в самом раннем детстве, он страдал – гипофизарной недостаточностью или поражением щитовидной железы? (Тьер страдал гипофизарной недостаточностью. В отличие от кретинизма, вызываемого нарушением функции щитовидной железы, гипофизарная недостаточность не связана с отставанием в умственном развитии. Тьер был жестоким и хитрым политиком, которому нельзя было отказать в уме.)

Это интересно

Гипофиз связывают с мозгом 100 тыс. нервных волокон.
1 г инсулина способен понизить уровень сахара в крови у 125 тыс. кроликов.
За 1 мин через 100 г ткани щитовидной железы проходит 560 мл крови, почки – 150 мл, мышцей, находящейся в состоянии покоя, – 12 мл.

В 1923 г. канадские физиологи Фредерик Бантинг и Джон Маклеод получили Нобелевскую премию в области физиологии и медицины за открытие и выделение инсулина.

В 1958 г. Фредерик Сэнгер установил структуру инсулина, за что получил Нобелевскую премию по химии.
Гипоталамус и гипофиз – основные звенья эндокринной системы – послужили объектами исследований, которые три раза завершались присуждением их исполнителям Нобелевской премии. В 1947 г. высшего научного признания был удостоен аргентинский ученый Бернардо Усай (Houssay) за открытие роли гипофиза в обмене сахара (несахарный диабет).

В 1955 г. лауреатом Нобелевской премии стал американский биохимик Винсет Дю Винью, который синтезировал окситоцин и вазопрессин.

В 1977 г. американские ученые выделили в чистом виде из гипоталамуса высокоактивные регуляторы деятельности гипофиза – либерины и статины.

В 1950 г. американский ученый Э.Кендалл выделил гормон надпочечников – кортизон.

использован материал: