Гормоны, вырабатываемые эндокринными органами находятся под контролем нервной системы и функционально связаны друг с другом. Нервная система таким образом непосредственно регулирует обмен веществ, посылая импульсы не только к клеткам различных органов, но и эндокринным железам. В результате в организме наслаивается нервная регуляция и химическая коррекция с помощью гормонов. При этом нервная система реагирует быстро и точно, но кратковременно. Эндокринная реакция протекает более длительно, но медленнее. Все это позволяет применить термин «нейроэндокринная регуляция».
Вегетативная нервная система – важное звено в неразрывной цепи регулирующих систем организма. Центральная нервная система (во взаимодействии с вегетативной системой и эндокринными железами) обеспечивает целостность организма. Центры вегетативной нервной системы расположены в головном и спинном мозге и делятся на надсегментарные (высшие) и сегментарные (низшие).
Надсегментарные центры координируют функцию рабочих органов путем взаимодействия с другими регулирующими системами – эндокринной, кровеносной и др. Они сосредоточены в коре полушарий головного мозга, в подкорковых структурах, в стволе мозга и мозжечке.
Особое место среди вегетативных центров занимает лимбическая система – комплекс структур среднего, промежуточного и конечного мозга, обеспечивающих интеграцию вегетативных, соматических и эмоциональных реакций. К лимбической системе относится сводчатая извилина, пояс, прозрачная перегородка, свод, мозговая полоска, сосцевидно-таламический пучок, зрительный бугор, гиппокамп, миндалевидное тело, сосцевидное тело, гипоталамус (серый бугор, зрительный перекрест, гипофиз и др.). От лимбической системы постоянно следуют импульсы через таламус в гипоталамус (второй уровень регуляции), оказывая значительное влияние на функциональное состояние эндокринных желез.
Гипоталамус («hypothalamus» или подбугорная область) – отдел промежуточного мозга, расположенный книзу от таламуса и представляющий собой скопление нервных клеток с многочисленными эфферентными и афферентными связями (рис. 2.).
Рис. 2. Схема гипоталамической нейросекреторной системы и связь ёе с гипофизом (по Bargmann):
1 - эпендима, выстилающая дно 3-го желудочка мозга; 2 - дендрит нейросекреторной клетки, выходящий через эпендиму и несущий гранулы нейросекрета; 3 - нейросекреторные клетки, лежащие в ядрах гипоталамической области; 4 - нейросекреторные клетки, аксоны которых достигают эпителиального органа средней доли гипофиза (5); 6 - кровеносные сосуды гипофиза; 7 - аксоно-сосудистые синапсы, через которые гормоны гипофиза проникают в кровь и разносятся по всему организму, действуя, например, на почку (8), железы (9), переднюю долю гипофиза (10), ядра гипоталамуса (11).
В гипоталамусе хорошо развито серое вещество, состоящее из мелких клеток. В большинстве случаев они сгруппированы в ядра (рис. 3).
Рис. 3. Схема подбугорной области головного мозга (ядра гипоталамуса обозначены черным цветом):
Число, топография, размер и форма этих ядер варьируют. По группировке в гипоталамусе их можно условно разделить на три области: переднюю, среднюю и заднюю. Гипоталамус включает в себя ядра, образованные нервными клетками, не обладающими секреторной функцией и ядра, состоящие из нейросекреторных клеток. Секреторные клетки сконцентрированы главным образом в средней и задней области. Клетки такого типа продуцируют физиологически активные вещества, способствующие выделению тропных гормонов из гипофиза и названные гипоталамическими нейрогормонами.
Нейросекреторные клетки сосредотачиваются в передней области гипоталамуса, где образуют с каждой стороны надзрительное (nucl. supraopticus) и околожелудочковое (nucl. pararaventrcularis) ядра. Эти ядра состоят из нервных клеток крупных и средних размеров. Аксоны нейронов околожелудочкового и надзрительного ядер, образуют гипоталамо-гипофизарный пучок (расположен в воронке) – совокупность нервных волокон, обеспечивающих связь между гипоталамусом и гипофизом (рис. 4).
Волокна этих ядер достигают задней доли гипофиза и обеспечивают транспортировку в гипофиз нейросекретов, в частности вазопрессина и окситоцина. Благодаря этим связям гипоталамус и гипофиз образуют особую гипоталамо-гипофизарную нейросекреторную систему (ГГНС) (рис. 5).
Рис. 5. Уровни регуляции секреции задней и промежуточной долями гипофиза.
Накапливаясь в задней доле гипофиза вазопрессин и окситоцин, по мере необходимости, поступают в кровь. Антидиуретический гормон (АДГ) или вазопресин влияет на процесс образования мочи – усиливает реарбсорбцию воды; окситоцин стимулирует сокращение матки. Регуляция тропных функций гипофиза осуществляется путем выделения гипоталамических нейрогормонов, поступающих в гипофиз через портальную систему. Принято считать, что передняя область гипоталамуса принимает непосредственное участие в регуляции выделения гонадотропинов).
Лишь каких-нибудь 10-15 лет назад было установлено, что гипоталамус синтезирует вещества-предшественники, получившие название «релизинг-факторы» (от англ. слова release - освобождать), которые могут стимулировать выработку тропных гормонов гипофизом, либо тормозить ее. Вещества стимулирующие выработку тропных гормонов, получили название – либерины: кортиколиберин, тиролиберин, гонадолиберин, соматолиберин и др. В гипоталамусе вырабатывается и вещества, угнетающие секрецию аденогипофизом некоторых гормонов. Это статины: пролактостатин, соматостатин и др. Выброс релизинг-гормонов полностью или частично контролируются нервными клетками.
С помощью нервных волокон и через общую сосудистую систему гипоталамус связан с гипофизом (главной железой внутренней секреции и составляет с ним единую систему, регулирующую вегетативные функции организма). Гипофиз занимает ведущее место в осуществлении регуляции многих функций целого организма, и прежде всего постоянства внутренней среды. Гипофиз – высший вегетативный центр, осуществляющий сложную интеграцию и приспособление функций различных внутренних систем к целостной системе организма. Он имеет существенное значение в поддержании оптимального уровня обмена веществ (белкового, жирового, водного и минерального) и энергии, в регуляции температурного баланса организма, дыхательной и эндокринной систем. Под контролем гипофиза находятся такие железы внутренней секреции, как щитовидная, половые, поджелудочная, надпочечник и др.
Для понимания функции гипоталамуса и гипофиза надо знать особенности их кровоснабжения. Аденогипофиз и нейрогипофиз кровоснабжаются независимо друг от друга. Особого внимания заслуживает кровеносная система передней доли гипофиза. Ее сосудистое русло получило название воротной (портальной) системы гипофиза (рис. 6).
Устроена она следующим образом. Релизинг-факторы продуцируются мелкоклеточными ядрами гипоталамуса, к которым относится и аркуатное ядро. Нейросекреторная продукция (гипоталамические нейрогормоны) этого и других ядер направляется к воронке гипофиза по верхним гипофизарным артериям, образуя в гипоталамусе первичную капиллярную сеть. Капилляры этой сети сливаются в 2-3 воротные венулы спускающиеся в переднюю долю гипофиза, где разделяются вновь на капилляры, названные вследствие их большого диаметра синусоидами, образующими вторичную капиллярную сеть. В первичную капиллярную сеть всасываются гормон–регулирующие вещества (релизинг-гормоны) вырабатываемые ядрами гипоталамуса. По воротным венулам эти вещества доставляются во вторичную капиллярную сеть где регулируют выработку гормонов железистыми клетками передней доли гипофиза – тропных гормонов, каждый из которых стимулирует функцию определенной железы-мишени: щитовидной, коры надпочечников, поджелудочной, половых желез и др. Создаются условия для быстрой доставки в кровеносное русло различных ее гормонов. Особенно это важно при стрессовых ситуациях организма. Уровень регуляции функции различных органов частями гипофиза иллюстрирует рис. 7 и 8.
Рис. 7. Действительные (черные стрелки) и предполагаемые (прерывистые стрелки) пути распространения и направления воздействия нейрогормонов, вырабатываемых нейросекреторными клетками гипоталамуса, а также тропных гормонов (белые стрелки) (по А.Л. Поленову).
1-нейросекреторная клетка гипоталамуса; 2-III-й желудочек; 3-бухта воронки; 4-срединное возвышение; 5-инфундибулярная часть нейрогипофиза; 6-главная задняя часть нейрогипофиза; 7-тубулярная часть передней доли гипофиза; 8-промежуточная доля гипофиза; 9-передняя доля гипофиза; 10-воротные сосуды гипофиза; 11- щитовидная железа; 12-молочная железа; 13-поджелудочная железа; 14-кровеносные сосуды; 15-надпочечник; 16-почка; 17-матка; 18-яичник. ТТГ, СТГ, АКТГ, ГТГ- соответственно тирео-, сомато-, адренокортико-, и гонадотропные гормоны.
Кровоснабжение задней доли гипофиза осуществляется нижними гипофизарными артериями. Исходя из вышеизложенного, гипофиз без гипоталамуса функционировать не может, кора больших полушарий (лимбическая система) руководит гипоталамусом, тот – гипофизом, который, в свою очередь, регулирует деятельность остальных эндокринных желез.. Точки приложения гипофиза следующие:
1. Эндокринные органы.
2. Кровь.
3. Апокриновые железы – это органы диффузной эндокринной системы.
В последнее время появились указания на существование «диффузной эндокринной системы» (Яглов и др. 1984), под которой подразумевается комплекс гормон-продуцирующих клеток, залегающих по ходу эпителиальных. В числе вырабатываемых ими гормонов такие, как глюкагон, инсулин, серотонин, мелатонин, гистамин и др. Причем клетки так называемого «открытого» типа контактируют с внешней средой, а «закрытого» - не соприкасаются с ней. Первые осуществляют поступление информации о составе пищи, воздуха, экстрементов, а вторые - выступают в роли хеморецепторов и терморецепторов.
Важное значение в нейроэндокринных отношениях принадлежит обратным связям, среди которых различают «короткие» (аденогипофиз-гипоталамус) и «длинные» связи (железы-мишени - гипоталамус) (рис. 9.)
Рис.11
Благодаря этим связям в составе целого организма осуществляется саморегулируляция нейроэндокринного комплекса. Регуляция секреции тропных гормонов гипофиза осуществляется путем выделения гипоталамических нейрогормонов, поступающих в гипофиз через портальную систему сосудов. Между гипоталамусом и гипофизом имеется обратная связь (Рис. 9-10.), с помощью которой регулируется их секреторная функция. Принцип обратной связи заключается в том, что при увеличении секреции гормонов железами внутренней секреции уменьшается секреция гормонов гипоталамуса. Обратные (афферентные) влияния, исходящие от периферической железы–эффектора могут действовать не только на переднюю долю гипофиза, но и на гипоталамус, угнетая образование гипоталамических нейрогормонов, активирующих соответствующие функции передней доли гипофиза.
Рис. 10 Общая схема регуляции эндокринной системы по принципу обратной связи:
1-гипоталамус (секретирует полипептидные нейрогормоны (рилизинг-гормоны), которые стимулируют секрецию тропных гормонов гипофиза-2), последние вызывают секрецию гормонов периферическими эндокринными железами(3) и действуют на периферические органы и ткани(4), гормоны гипофиза и периферических эндокринных желез оказывают влияние на гипоталамус, уменьшая его секрецию по типу обратной связи (длинной-5 и короткой-6).
Вместе с тем гормоны периферических желез могут оказывать действие и на высшие отделы головного мозга (лимбическая система), откуда информация через гипоталамус и аденогипофиз передается эндокринной железе, продуцирующей данные гормоны. В общей схеме регуляторных взаимодействий желез внутренней секреции обеспечивается функциональное равновесие между гипоталамусом и аденогипофизом с одной стороны, а с другой – взаимоотношения между гипоталамо-гипофизарной системой и периферическими железами внутренней секреции.
Обобщая эти соотношения можно выстроить следующую схему регуляции эндокринных органов.
Лимбическая система
Гипоталамус
ГипофизЭпифиз
Эндокринные органы
Кровь
Апокриновые железы
Обратные связи, которые в конечном итоге замыкаются на лимбической системе.
II. ЧАСТНЫЕ ВОПРОСЫ ЭНДОКРИНОЛОГИИ
Среди желез внутренней секреции исключительно важную функцию выполняют гипофиз, эпифиз, щитовидная железа, паращитовидные железы и надпочечники. Другая группа желез наряду с секрецией гормонов, выполняет и иные функции. Так, поджелудочная железа вырабатывает пищеварительный сок, половые железы продуцируют половые клетки. Особое место занимает вилочковая железа. хотя она и секретирует биологически активные вещества, однако считается центральным органом иммуногенеза, т.к. играет существенную роль в иммунологических реакциях. Положение эндокринных желез в теле человека показано на рис.11.
Рис. 11. Положение эндокринных желез в теле человека: