Функции гипофиза

Передняя доля гипофиза - Аденогипофиза

Гипофиз представляет собой эндокринный орган, в котором объеди­нены одновременно три железы, соответствующие его отделам или долям.
Передняя доля гипофиза получила название аденогипофиза. По морфологическим критериям это железа эпителиального происхожде­ния, содержащая несколько типов эндокринных клеток.
Задняя доля гипофиза, или нейрогипофиз, образуется в эмбриогенезе как выпячи­вание вентрального гипоталамуса и имеет общее с ним нейроэктодермальное происхождение. В нейрогипофизе локализованы веретенооб­разные клетки — питуициды и аксоны гипоталамических нейронов.
Третья, или промежуточная доля гипофиза, как и передняя —эпите­лиального происхождения, у человека практически отсутствует, но отчетливо выражена, например, у грызунов, мелкого и крупного ро­гатого скота. У человека функцию промежуточной доли гипофиза выполняет небольшая группа клеток передней части задней доли, эмбриологически  и  функционально  связанных  с  аденогипофизом.

1.1. Кровоснабжение Аденогипофиза

Кровоснабжение аденогипофиза и нейрогипофиза характеризуется особенностями, во многом определяющими их функции. Артериаль­ные ветви внутренней сонной артерии и вилизиевого круга образуют верхнюю и нижнюю гипофизарные артерии. Верхняя гипофизарная артерия образует мощное капиллярное сплетение в срединном воз­вышении гипоталамуса, капилляры сливаясь формируют несколько длинных воротных вен, по ножке гипофиза спускающихся в аденогипофиз и вновь образующих в передней доле сеть синусоидальных капилляров. Следовательно, передняя доля гипофиза прямого арте­риального снабжения не получает, а кровь в нее поступает из сре­динного возвышения через воротную систему гипофиза. Эти осо­бенности кровоснабжения гипофиза играю основную роль в регуля­ции функций передней доли, поскольку аксоны нейросекреторных клеток   гипоталамуса   в   области   срединного   возвышения   образуют аксовазальные контакты и нейросекрет с регуляторными пептидами через воротные сосуды поступает в аденогипофиз. Задняя доля ги­пофиза получает артериальную кровь из нижней гипофизарной ар­терии. Наиболее интенсивный кровоток имеет место в аденогипофизе, при этом его уровень (0,8 мл/г/мин) выше, чем в большин­стве  других тканей  организма.

Венозные сосуды аденогипофиза впадают в венулы нейрогипофиза. Венозный отток из гипофиза осуществляется в пещеристый венозный синус твердой мозговой оболочки (меньшая часть) и далее в общий кровоток. Большая часть крови оттекает ретроградно в срединное возвышение, что играет определяющую роль в реализации механизмов обратной связи между гипофизом и гипоталамусом. Артериальные сосуды гипофиза получают симпатическую иннервацию по постганглионарным  волокнам,  тянущимся  вдоль  сосудистой  сети.

1.2. Функции Аденогипофиза

Структура передней доли гипофиза представлена 8 типами клеток, из которых основная секреторная функция присуща хромафильным клеткам 5 групп. Выделяют следу­ющие типы клеток:

1) Ацидофильные красные клетки с мелкими гранулами или соматотрофы — вырабатывают соматотропин (СТГ, гормон роста);
2) Ацидофильные желтые клетки с крупными грану­лами или лактотрофы — вырабатывают пролактин;
3) Базофильные тиреотрофы — вырабатывают тиреотропин (тиреотропный гормон — ТТГ);
4) Базофильные гонадотрофы — вырабатывают гонадотропины: фоллитропин (фолликулостимулирующий гормон — ФСГ) и лютропин (лютеинизирующий гормон — ЛГ);
5) Базофильные кортикотрофы—вырабатывают кортикотропин (адренокортикотропный гормон — АКТГ). Кроме того, также как и в клетках промежуточной доли, в базофильных кортикотрофах образуются бета- эндорфин и меланотропин, поскольку все эти вещества происходят из общей молекулы предшественника  липотропинов.

Таким образом, в аденогипофизе синтезируются и секретируются пять основных типов гормонов:

1) Кортикотропин,
2) Гонадотропины (фоллитропин и лютропин),
3) Тиреотропин,
4) Пролактин,
5) Соматотро­пин.

Первые три из них обеспечивают гипофизарную регуляцию периферических эндокринных желез (коры надпочечников, половых желез и щитовидной железы), т.е. участвуют в реализации гипофизарного пути управления. Для двух других гормонов (соматотропина и пролактина) гипофиз выступает в роли периферической эндо­кринной железы, поскольку эти гормоны сами действуют на ткани-мишени (рис.5.1.). Регуляция секреции аденогипофизарных гормонов осуществляется с помощью гипоталамических нейропептидов, при­носимых кровью воротной системы гипофиза. Регуляторные нейропептиды называют «либеринами», если они стимулируют синтез и секрецию аденогипофизарных гормонов, или «статинами», если они останавливают гормональную продукцию аденогипофиза. Не для всех гипофизарных гормонов установлены статины, хотя соматостатин может тормозить продукцию не только соматотропина, но и других гормонов.

Основные гормоны аденогипофиза.
Рис.5.1. Основные гормоны аденогипофиза.

 

1.3. Кортикотропин. Регуляция секреции и физиологические эффекты

Кортикотропин является продуктом расщеп­ления крупного (239 аминокислот) гликопротеина проопиомеланокортина, образующегося базофильными кортикотрофами. Этот белок делится на две части, одна из которых при расщеплении служит источником кортикотропина и меланотропина, а вторая, называемая липотропином, — расщепляясь дает кроме меланотропина морфиноподобный пептид эндорфин, играющий важнейшую роль в антиноцицептиновной (антиболевой) системе мозга и в модуляции секре­ции гормонов  аденогипофиза.

Секреция кортикотропина происходит постоянно пульсирующими вспышками с четкой суточной ритмичностью. Наивысшая концент­рация   гормона  в   крови   отмечается   в   утренние   часы,   а   наиболее низкая — с 22 до 2 часов ночи. Регуляция секреции представлена прямыми и обратными связями. Прямые связи реализуются кортиколиберином гипоталамуса, а обратные запускаются содержанием в крови гипофиза кортикотропина и уровнем гормона коры надпочеч­ников кортизола в системной циркуляции. Обратная связь имеет отрицательную направленность и замыкается как на уровне гипота­ламуса (подавление секреции кортиколиберина), так и гипофиза (торможение секреции кортикотропина). Продукция кортикотропина резко возрастает при действии на организм сильных раздражителей, например, холода, боли, физической нагрузки, эмоций, а также под влиянием  гипогликемии  (снижение   сахара  в  крови).

Физиологические эффекты кортикотропина делят на надпочечниковые и вненадпочечниковые.

Надпочечниковое действие гормона яв­ляется основным и заключается в стимуляции (через системы аденилатциклаза-цАМФ и Са»+) клеток пучковой зоны коры надпочеч­ников, секретирующей глюкокортикоиды (кортизол и кортикостерон). Значительно меньший эффект кортикотропин оказывает на клетки клубочковой и пучковой зон коры надпочечников, т.е. на продукцию минералокортикоидов и половых стероидов. Под влия­нием кортикотропина усиливается стероидогенез (синтез гормонов), за счет повышения образования и активации транскрипции генов, что при избытке гормона вызывает гипертрофию и гиперплазию коры  надпочечников.

Вненадпочечниковое действие кортикотропина заключается в сле­дующих эффектах:

1) Липолитическое действие на жировую ткань,
2) Повышение секреции инсулина и соматотропина,
3) Гипогликемия из-за стимуляции секреции инсулина,
4) Повышенное отложение меланина с гиперпигментацией из-за родства молекулы гормона с меланотропином.

Избыток кортикотропина сопровождается развитием гиперкортицизма с преимущественным увеличением секреции надпочечниками кортизола и носит название «болезнь Иценко-Кушинга». Основные проявления типичны для избытка глюкокортикоидов. Дефицит кор­тикотропина ведет к недостаточности глюкокортикоидов с выражен­ными метаболическими сдвигами и снижением устойчивости орга­низма  к  влияниям  среды.

1.4. Гонадотропины. Регуляция секреции и физиологические эффекты

Секреция гонадотропинов из специфических гранул гипофизарных клеток имеет четко выраженную цикличность как у мужчин, так и особенно у женщин, о чем речь будет идти в разделе, посвященном половым гормонам. Молекулы гонадотро­пинов секретируются с прикрепленными на конце углеводных цепей гликопротеида сиаловыми кислотами, что защищает их от разруше­ния в печени. Как фоллитропин, так и лютропин образуются и секретируются одними и теми же клетками и активация их секре­ции обеспечивается единым гонадолиберином гипоталамуса. Эффект последнего на секрецию как фоллитропина, так и лютропина, или обоих гонадотропинов вместе, зависит от циклических изменений содержания  в крови половых гормонов  —  эстрогенов,  прогестерона и тестотерона (отрицательная обратная связь). Главный тормозной эффект на продукцию фоллитропина оказывает по механизму об­ратной связи гормон семенников — ингибин. Тормозит секрецию гонадотропинов гормон аденогипофиза пролактин; выделение лютропина угнетают и глюкокортикоиды.

Реализация эффектов гонадотропинов осуществляется через сис­тему аденилатциклаза-цАМФ. Основное действие они оказывают на половые железы, причем не только на образование и секрецию половых гормонов, но и на функции яичников и семенников. Фоллитропин связывается с рецепторами клеток примордиального фолликула в яичниках и клеток Сертоли в семенниках, приводя к четкому морфогенетическому эффекту в виде роста фолликулов яич­ника и пролиферации клеток гранулезы у женшин, росту яичек, пролиферацию клеток Сертоли и сперматогенезу у мужчин. В про­дукции половых гормонов фоллитропин оказывает вспомогательный эфо.ект, готовя секреторные структуры к действию лютропина и стимулируя ферменты биосинтеза половых стероидов. Лютропин вызывает овуляцию и рост желтого тела в яичниках, стимулирует клетки Лейдига в семенниках. Он является ключевым гормоном стимуляции образования и секреции половых гормонов: эстрогенов и прогестерона в яичниках, андрогенов в семенниках. Для опти­мального развития гонад и секреции половых гормонов необходимо синергичное действие фоллитропина и лютропина, поэтому их часто объединяют  единым  названием  гонадотропины.

1.5. Тиреотропин. Регуляция секреции и физиологические эффекты

Тиреотропин — гликопротеидный гормон адено­гипофиза секретируется непрерывно, с четкими колебаниями в те­чение суток, при этом максимум содержания в крови приходится на часы, предшествующие сну. Секреция тиотропина стимулируется тиреолиберином гипоталамуса, а подавляется соматостатином. По ме­ханизму отрицательной обратной связи регуляция осуществляется со­держанием в крови гормонов щитовидной железы (трийодтиронина и тетрайодтиронина), секрецию которых тиреотропин усиливает. Замыкание обратной связи возможно как на уровне гипоталамуса (подавление продукции тиреолиберина), так и гипофиза (подавление секреции тиреотропина). Тормозят секрецию тиреотропина и глюко­кортикоиды. Тиреотропин секретируется в повышенных количествах при действии на организм низкой температуры, другие же воздей­ствия  —  травма,   боль,  наркоз  —  секрецию гормона  подавляют.

Тиреотропин связывается со специфическим рецептором фоллику­лярных клеток щитовидной железы и вызывает метаболические ре­акции с помощью четырех вторичных посредников: цАМФ, инозитол-3-фосфата, диацилглицерола и комплекса Са + кальмодулин. Под влиянием тиреотропина в клетках фолликулов щитовидной железы меняются все виды обмена веществ, ускоряется захват иода и осуществляется синтез тиреоглобулина и тиреоидных гормонов. Тиреотропин увеличивает секрецию гормонов щитовидной железы активацией гидролиза тиреоглобулина. Благодаря увеличению синтеза РНК и белка  тиреотропин  вызывает увеличение  массы  щитовидной железы. Внетиреоидное действие тиреотропина проявляется повыше­нием образования гликозаминогликанов в коже, подкожной и заорбитальной клетчате. Это обычно бывает из-за реализации обратной связи при недостаточной продукции гормонов щитовидной железы, например, при дефиците иода. Избыточная секреция тиреотропина приводит к появлению зоба, гиперфункции щитовидной железы с эффектами избытка тиреоидных гормонов (тиреотоксикоз), пучегла­зию (экзофтальм), что в совокупности называют «Базедова болезнь».

1.6. Соматотропин. Регуляция секреции и физиологические эффекты

Соматотропин секретируется аденогипофизарными клетками непрерывно и «вспышками» через 20-30 минут с отчетливой суточной ритмикой. Секреция регулируется гипоталамическими нейропептидами соматолиберином и соматостатином. По­вышение секреции соматотропина происходит во время глубокого сна, на ранних его стадиях (народная мудрость гласит: «человек растет, когда спит»), после мышечных нагрузок, под влиянием травм и инфекций. Стимулируют продукцию соматотропина вазопрессин и эндорфин, а также изменения обмена веществ. Так, гипогликемия активирует секрецию соматолиберина и соматотропина, а гипергликемия — тормозит; избыток аминокислот и снижение свободных жирных кислот в крови активируют секрецию. Эти влияния реали­зуются через специальные рецепторные нейроны гипоталамуса, вос­принимающие сдвиги химизма крови и участвующие в регуляции обмена веществ.

Физиологические эффекты соматотропина связаны с его влияния­ми на обмен веществ, большинство из которых опосредуется спе­циальными гуморальный факторами (гормонами) печени и костной ткани, получившими название соматомедины (от слова медиатор — посредник). Поскольку эффекты соматомединов на обмен веществ во многом сходны с эффектами инсулина, их нередко еще называют инсулиноподобные факторы роста. Эти эффекты проявляются, в частности, в облегчении утилизации глюкозы тканями, активации в них синтеза белка и жира. Соматомедины опосредуют эффекты соматотропина благодаря специфическим влияниям на хрящевую ткань: стимуляции включения сульфата в синтезируемые протеогликаны, стимуляции включения тимидина в образуемую ДНК, актива­ции синтеза РНК и белка. В то же время дифференцировка прехондроцитов, повышение транспорта аминокислот через их клеточ­ную мембрану обеспечивается не соматомединами, а самим соматотропином. Хотя соматомедины и называют инсулиноподобными факторами роста, рецепторы клеточной мембраны для них отлича­ются от рецепторов инсулина. Описанные эффекты характерны для кратковременного действия соматотропина или ранней фазы его влияния.

При длительной и чрезмерной секреции соматотропина, хотя и сохраняется действие соматомединов на хрящевую ткань, но в це­лом эффекты соматотропина приобретают четкие контринсулярные черты. Они проявляются в изменениях углеводного и жирового обмена в тканях. Так, соматотропин вызывает гипергликемию из-за распада гликогена в печени и мышцах и угнетения утилизации глюкозы в тканях, благодаря повышению секреции глкжагона ост­ровками Лангерганса поджелудочной железы. Соматотропин увели­чивает и секрецию инсулина островками Лангерганса, как за счет прямого стимулирующего действия, так и благодаря гипергликемии. Но в то же время соматотропин активирует инсулиназу печени — фермент, разрушающий инсулин, и вызывает инсулинорезистентность тканей. Подобное сочетание стимуляции секреции инсулина с его разрушением и подавлением эффекта в тканях может вести к сахарному диабету, который по происхождению называют гипофизарным. Как антогонист инсулина, гипофиз проявляет свои эффекты и в метаболизме липидов. Гормон оказывает пермиссивное (облег­чающее) действие по отношению к эффектам катехоламинов и глюкокортикидов, следствием (его является стимуляция липолиза жиро­вой ткани, повышение уровня свободных жирных кислот в крови, избыточное образование кетоновых тел в печени (кетогенный эф­фект) и даже жировая инфильтрация печени. Инсулинорезистентность тканей может быть связана и с этими сдвигами жирового обмена.

Избыточная секреция соматотропина, если она возникает в ран­нем детстве, ведет к развитию гигантизма с пропорциональным развитием конечностей и туловища. В юношеском и зрелом возрасте при этом усиливается рост эпифизарных участков костей скелета, зон с незавершенным окостенением, что получило название акро­мегалия. Растут кисти и стопы, нос, подбородок и т.д. Увеличива­ются в размерах и внутренние органы, что называют спланхомегалия. При врожденном дефиците соматотропина формируется карли­ковость, называемая «гипофизарный нанизм». После выхода в 1726 г. романа Дж. Свифта «Путешествия Гулливера» таких людей стали называть лилипутами. Приобретенный дефицит гормона в зрелом возрасте   выраженного   морфогенетического   эффекта  не   вызывает.

1.7. Пролактин. Регуляция секреции и физиологические эффекты

Синтез и секреция аденогипофизом пролактина ре­гулируется гипоталамическими нейропептидами — ингибитором пролактостатином и стимулятором пролактолиберином. Образование этих гипоталамических пептидов происходит в дофаминергических нейро­нах гипоталамуса. Секреция пролактина зависит и от уровня в крови эстрогенов,   глюкокортикоидов  и тиреоидных  гормонов.

Основным органом-мишенью пролактина является молочная же­леза, где гормон стимулирует развитие специфической ткани и лак­тацию, оказывая свой эффект после связывания со специфическим рецептором с помощью вторичного посредника цАМФ. В молочных железах пролактин влияет именно на процессы образования молока, а не на его выделение. При том гормон стимулирует синтез бел­ка — лактальбумина, а также жиров и углеводов молока. Для ре­гуляции роста и развития молочных желез синергистами пролактина являются эстрогены, но при начавшейся лактаиии эстрогены — ан­тагонисты пролактина. Секреция пролактина стимулируется рефлекторно   актом  сосания.

Кроме влияния на молочные железы пролактин оказывает ряд дру­гих эффектов в организме. Он способствует поддержанию секреторной активности желтого тела в яичниках и образованию прогестерона. Пролактин является одним из регуляторов водно-солевого обмена ор­ганизма, уменьшая экскрецию воды и электролитов, усиливает эффек­ты альдостерона и вазопрессина, стимулирует рост внутренних орга­нов, эритропоэз, способствует появлению инстинкта материнства. Помимо усиления синтеза белка, пролактин повышает образование жира из углеводов,   способствуя  послеродовому ожирению.

Задняя доля гипофиза - Нейрогипофиз

2.1. Функции Нейрогипофиза

Нейрогипофиз не образует, а лишь на­капливает и секретирует нейрогормоны супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса — вазопрессин и окситоцин. Оба гормона находятся в гранулах в связи со специальными белками — нейрофизинами. В процессе секреции содержимое гранул путем экзоцитоза  поступает в  кровь.

2.2. Вазопрессин. Регуляция секреции и физиологические эффекты

Секреция вазопрессина обеспечивается его синте­зом в гипоталамических нейронах и регулируется тремя типами сти­мулов:

1) Сдвигами осмотического давления и содержания натрия в крови, воспринимаемыми интероцепторами сосудов и сердца (осмо-, натрио-, волюмо- и механорецепторы), а также непосредственно гипоталамическими нейронами, воспринимающими сдвиг концентра­ции натрия в крови и микросреде клеток;
2) Активацией гипотала­мических ядер при эмоциональном и болевом стрессе, физической нагрузке,
3) Гормонами плаценты и ангиогензином-II, как содержа­щимся  в  крови,  так  и  образуемом  в  мозге.

Эффекты вазопрессина реализуются за счет связывания пептида в тканях- мишенях с двумя типами рецепторов — V-I и V-2.

Стиму­ляция V-1-реиепторов, локализованных в стенке кровеносных сосу­дов, через вторичные посредники инозитол- 3- фосфат и кальций-кальмодулин вызывает сужение сосудов, что соответствует названию «вазопрессин». Этот эффект в физиологических условиях выражен сла­бо из-за низких концентраций гормона в крови.

Связывание с V- 2-рецепторами в дисталъных отделах почечных канальцев через вторич­ный посредник цАМФ вызывает повышение проницаемости стенки канальцев для воды, ее реабсорбцию и концентрирование мочи, что соответствует второму названию вазопрессина —»антидиуретический гормон». Вазопрессин как нейропептид поступает и в ликвор, и по аксонам экстрагипоталамной системы в другие отделы мозга, что обеспечивает его участие в формировании жажды и питьевого пове­дения,   в нейрохимических   механизмах  памяти.

Недостаток вазопрессина проявляется резко повышенным выделе­нием мочи низкого удельного веса, что называют «несахарным диа­бетом»,   а  избыток  гормона  ведет  к  задержке  воды  в  организме.

2.3. Окситоцин. Регуляция секреции и физиологические эффекты

Синтез окситоцина в гипоталамических нейронах и его секреция нейрогипофизом в кровь стимулируется рефлекторным путем при  раздражении рецепторов растяжения  матки и  механорецепторов сосков молочных желез. Усиливают секрецию гормона эстрогены. Основные эффекты окситоцина заключаются в стимуля­ции сокращения матки при родах, сокращении гладких мышц про­токов молочных желез, что вызывает выделение молока, а также в регуляции водно-солевого обмена и питьевого поведения. Оскитоцин является одним из дополнительных факторов регуляции секре­ции  гормонов  аденогипофиза,  наряду с  либеринами.

Промежуточная доля гипофиза

Гормоны промежуточной долиМеланотропин у взрослого чело­века, в отличие от животных с обильным волосяным покровом, практически не синтезируется. Функции этого гормона, заключа­ющиеся в синтезе меланина, его дисперсии в отростках меланоцитов кожи, увеличении свободного пигмента в эпидермисе и в конечном счете повышении пигментации кожи и волос, выполняют в большей мере кортикотропин и липотропин. Выше уже указывалось, что эти гормоны, как и меланотропин, образуются из единого предшествен­ника, в связи с чем при избыточной секреции кортикотропина уси­ливается пигментация кожи. Усиливают пигментацию кожи и близ­кие этому гормону пептиды плаценты. Меланотропин тем не менее играет роль как мозговой пептид в нейро-химических процессах памяти  (его  обнаруживают в  аркуатном  ядре  мозга).

Иисус Христос объявил: Я есмь Путь, и Истина, и Жизнь. Кто же Он на самом деле ?

Жив ли Христос? Воскрес ли Христос из мертвых? Исследователи изучают факты

РЕКЛАМА