Endokrini sistem nastane s kombinacijo endokrinih žlez (endokrinih žlez) in skupin endokrinih celic, raztresenih po različnih organih in tkivih, ki sintetizirajo in sproščajo v telo visoko aktivne biološke snovi - hormone (iz grškega hormona - sprožil sem v gibanju), ki imajo spodbudni ali zaviralni učinek o telesnih funkcijah: presnova in energija, rast in razvoj, reproduktivne funkcije in prilagajanje življenjskim razmeram. Funkcijo endokrinih žlez nadzira živčni sistem.
Človeški endokrini sistem
Endokrini sistem - niz endokrinih žlez, različnih organov in tkiv, ki v tesni interakciji z živčnim in imunskim sistemom uravnavajo in usklajujejo telesne funkcije s pomočjo izločanja fiziološko aktivnih snovi, ki jih prenaša kri.
Endokrine žleze (endokrine žleze) - žleze, ki nimajo izločevalnih kanalov in izločajo izločka zaradi difuzije in eksocitoze v notranje okolje telesa (kri, limfa).
Endokrine žleze nimajo izločnih vodov, prepletene so s številnimi živčnimi vlakni in obilno mrežo krvnih in limfnih kapilar, v katere vstopajo hormoni. Ta lastnost jih bistveno razlikuje od žlez zunanjega izločanja, ki izločajo njihove skrivnosti skozi izločevalne kanale na površino telesa ali v votlino organa. Mešane žleze izločanja, kot so trebušna slinavka in žleze.
Endokrini sistem vključuje:
Endokrine žleze:
Organi z endokrinim tkivom:
- trebušna slinavka (otočki Langerhans);
- spolne žleze (testisi in jajčniki)
Organi z endokrinimi celicami:
- CNS (zlasti hipotalamus);
- srce;
- pljuča;
- prebavila (sistem APUD);
- popka;
- posteljica;
- timus
- prostata
Sl. Endokrini sistem
Prepoznavne lastnosti hormonov so njihova visoka biološka aktivnost, specifičnost in razdalja delovanja. Hormoni krožijo v izjemno majhnih koncentracijah (nanogrami, pikogrami v 1 ml krvi). Torej, 1 g adrenalina je dovolj za izboljšanje dela 100 milijonov izoliranih žabjih src, 1 g inzulina pa lahko zniža raven sladkorja v krvi na 125 tisoč zajcev. Pomanjkanja enega hormona ni mogoče popolnoma nadomestiti z drugim, njegova odsotnost pa praviloma vodi v razvoj patologije. Pri vstopu v krvni obtok lahko hormoni vplivajo na celotno telo ter organe in tkiva, ki se nahajajo daleč od žleze, kjer se tvorijo, tj. hormoni prekrivajo oddaljeno delovanje.
Hormoni se relativno hitro uničijo v tkivih, zlasti v jetrih. Zaradi tega je za vzdrževanje zadostne količine hormonov v krvi in za zagotovitev daljšega in neprekinjenega delovanja potrebno nenehno sproščanje z ustrezno žlezo.
Hormoni kot prenašalci informacij, ki krožijo v krvi, medsebojno delujejo le s tistimi organi in tkivi, v celicah katerih na membranah, v citoplazmi ali v jedru obstajajo posebni hemoreceptorji, ki lahko tvorijo kompleks hormonskih receptorjev. Organe, ki imajo receptorje za določen hormon, imenujemo ciljni organi. Na primer, za hormone obščitničnih žlez so ciljni organi kosti, ledvice in tanko črevo; za ženske genitalne hormone so ženski spolni organi ciljni organi.
Kompleks hormonskih receptorjev v ciljnih organih sproži vrsto znotrajceličnih procesov, vse do aktiviranja nekaterih genov, zaradi česar se sinteza encimov poveča, njihova aktivnost poveča ali zmanjša, prepustnost celic za nekatere snovi pa se poveča.
Kemijska razvrstitev hormonov
S kemijskega vidika so hormoni dokaj raznolika skupina snovi:
beljakovinski hormoni - sestavljeni so iz 20 ali več aminokislinskih ostankov. Sem spadajo hormoni hipofize (STH, TSH, ACTH, LTH), trebušna slinavka (inzulin in glukagon) in obščitnične žleze (paratiroidni hormon). Nekateri proteinski hormoni so glikoproteini, na primer hormoni hipofize (FSH in LH);
peptidni hormoni - vsebujejo od 5 do 20 aminokislinskih ostankov. Sem spadajo hormoni hipofize (vazopresin in oksitocin), pinealna žleza (melatonin), ščitnica (tirokalcitonin). Proteinski in peptidni hormoni so polarne snovi, ki ne morejo prodreti skozi biološke membrane. Zato se za njihovo izločanje uporablja mehanizem eksocitoze. Zaradi tega so receptorji beljakovinskih in peptidnih hormonov integrirani v plazemsko membrano ciljne celice, signalizacijo znotrajceličnim strukturam pa izvajajo sekundarni glasniki (glasniki (slika 1);
hormoni, pridobljeni iz aminokislin - kateholaminov (adrenalin in norepinefrin), ščitničnih hormonov (tiroksin in trijodtironin) - tirozinskih derivatov; serotonin je derivat triptofana; histamin je derivat histidina;
steroidni hormoni - imajo lipidno bazo. Sem spadajo spolni hormoni, kortikosteroidi (kortizol, hidrokortizon, aldosteron) in aktivni presnovki vitamina D. Steroidni hormoni so nepolarne snovi, zato prosto prodrejo skozi biološke membrane. Receptorji zanje se nahajajo znotraj ciljne celice - v citoplazmi ali jedru. V zvezi s tem imajo ti hormoni dolgotrajen učinek, ki povzročajo spremembo procesov prepisovanja in prevajanja med sintezo beljakovin. Ščitnični hormoni tiroksin in trijodtironin imata enak učinek (slika 2).
Sl. 1. Mehanizem delovanja hormonov (derivati aminokislin, beljakovinsko-peptidne narave)
a, 6 - dve različici delovanja hormona na membranske receptorje; PDE - fosfodiesteraza, PK-A - protein kinaza A, PK-C protein kinaza C; DAG - diacelglicerol; TFI - trifosfoinozitol; Yn - 1,4,5-F-inozitol 1,4,5-fosfat
Sl. 2. Mehanizem delovanja hormonov (steroidna narava in ščitnica)
In - inhibitor; GR - hormonski receptor; Gras - aktivirani hormonsko-receptorski kompleks
Proteinsko-peptidni hormoni imajo vrstno specifičnost, steroidni hormoni in derivati aminokislin pa nimajo vrstne specifičnosti in imajo običajno enak učinek na predstavnike različnih vrst.
Splošne lastnosti regulativnih peptidov:
- Sintetizirajo se povsod, tudi v osrednjem živčevju (nevropeptidi), prebavilih (gastrointestinalni peptidi), pljučih, srcu (atriopeptidi), endoteliju (endotelin itd.), Reproduktivnem sistemu (inhibin, relaksin itd.)
- Imajo kratek razpolovni čas in po intravenski uporabi ne zdržijo dolgo v krvi
- Zagotovite pretežno lokalno delovanje
- Pogosto učinkujejo ne sami, temveč v tesni interakciji z mediatorji, hormoni in drugimi biološko aktivnimi snovmi (modulacijski učinek peptidov)
Karakterizacija glavnih regulativnih peptidov
- Analgetični peptidi, antinociceptivni sistem možganov: endorfini, enksfalini, dermorfini, kiotorfin, kazomorfin
- Peptidi spomina in učenja: vazopresin, oksitocin, fragmenti kortikotropina in melanotropina
- Peptidi spanja: Delta Sleep Peptide, Uchisono faktor, Pappenheimerjev faktor, Nagasakijev faktor
- Stimulansi imunosti: fragmenti interferona, tufcin, timusni peptidi, muramil dipeptidi
- Stimulatorji prehranjevalnega in pitnega vedenja, vključno s snovmi, ki zavirajo apetit (anorexigenic): nevrogensin, dinorfin, možganski analogi holecistokinina, gastrina, inzulina
- Modulatorji razpoloženja in občutka ugodja: endorfini, vazopresin, melanostatin, tireoliberin
- Spodbujalci spolnega vedenja: fragmenti luliberina, oksitocipa, kortikotropina
- Regulatorji telesne temperature: bombesin, endorfini, vazopresin, tiroliberin
- Regulatorji mišičnega tonusa: somatostatin, endorfini
- Regulatorji tonusa gladkih mišic: ceruslin, ksenopsin, fizalemin, kassinin
- Nevrotransmiterji in njihovi antagonisti: nevrotenzin, karnozin, proktolin, snov P, nevrotransmisija
- Antialergijski peptidi: analogi kortikotropina, antagonisti bradikinina
- Stimulansi za rast in preživetje: Glutation, stimulator rasti celic
Regulacija funkcij endokrinih žlez se izvaja na več načinov. Eden od njih je neposreden vpliv na celice žleze koncentracije v krvi določene snovi, katere raven uravnava ta hormon. Na primer, visoka glukoza v krvi, ki teče skozi trebušno slinavko, povzroči povečano izločanje insulina, kar zniža krvni sladkor. Drug primer je zaviranje proizvodnje obščitničnega hormona (ki poveča raven kalcija v krvi), ko so celice obščitničnih žlez izpostavljeni povišani koncentraciji Ca 2+ in stimulacija izločanja tega hormona, ko raven Ca 2+ v krvi pade.
Živčna regulacija aktivnosti endokrinih žlez poteka predvsem skozi hipotalamus in nevrohormone, ki jih izločajo. Neposrednih živčnih vplivov na sekretorne celice endokrinih žlez praviloma ne opazimo (razen nadledvične medule in pinealne žleze). Živčna vlakna, ki inervirajo žlezo, večinoma uravnavajo ton krvnih žil in dotok krvi v žlezo.
Kršitve delovanja endokrinih žlez se lahko usmerijo tako v povečanje aktivnosti (hiperfunkcije) kot v zmanjšanje aktivnosti (hipofunkcija).
Splošna fiziologija endokrinega sistema
Endokrini sistem je sistem prenosa informacij med različnimi celicami in tkivi telesa in uravnavanje njihovih funkcij s pomočjo hormonov. Endokrini sistem človeškega telesa predstavljajo endokrine žleze (hipofiza, nadledvične žleze, ščitnica in obščitnica, pinealna žleza), organi z endokrinim tkivom (trebušna slinavka, spolne žleze) in organi z endokrinim delovanjem celic (placenta, žleze slinavk, jetra, ledvice, srce itd..). Posebno mesto v endokrinem sistemu ima hipotalamus, ki je na eni strani mesto tvorbe hormonov, na drugi strani pa zagotavlja interakcijo med živčnimi in endokrinimi mehanizmi sistemske regulacije telesnih funkcij.
Žleze z notranjim izločanjem ali endokrine žleze so tiste strukture ali tvorbe, ki izločajo izločanje neposredno v medcelično tekočino, kri, limfo in možgansko tekočino. Celotnost endokrinih žlez tvori endokrini sistem, v katerem je mogoče razlikovati več komponent.
1. Lokalni endokrini sistem, ki vključuje klasične endokrine žleze: hipofiza, nadledvične žleze, pinealna žleza, ščitnica in obščitnica, otoček del trebušne slinavke, spolne žleze, hipotalamus (njegova sekretorna jedra), posteljica (začasna žleza), timus ( timus). Produkti njihovega delovanja so hormoni.
2. Difuzni endokrini sistem, ki vključuje žlezne celice, lokalizirane v različnih organih in tkivih, in izločajo snovi, podobne hormonom, ki se tvorijo v klasičnih endokrinih žlezah.
3. Sistem za zajemanje prekurzorjev amina in njihovo dekarboksilacijo, ki ga predstavljajo žlezne celice, ki proizvajajo peptide in biogene amine (serotonin, histamin, dopamin itd.). Obstaja stališče, da ta sistem vključuje difuzni endokrini sistem.
Endokrine žleze so razdeljene na naslednji način:
- po resnosti njihove morfološke povezanosti s centralnim živčnim sistemom - s centralnim (hipotalamus, hipofiza, pinealna žleza) in perifernim (ščitnica, spolne žleze itd.);
- glede na funkcionalno odvisnost hipofize, ki se realizira s pomočjo njegovih tropskih hormonov, od hipofize in hipofize neodvisne.
Metode za oceno stanja funkcij endokrinega sistema pri ljudeh
Glavne funkcije endokrinega sistema, ki odražajo njegovo vlogo v telesu, so:
- nadzor rasti in razvoja telesa, nadzor reproduktivne funkcije in sodelovanje pri oblikovanju spolnega vedenja;
- skupaj z živčnim sistemom - uravnavanje metabolizma, uravnavanje rabe in odlaganja energijskih substratov, vzdrževanje homeostaze telesa, nastajanje prilagodljivih reakcij telesa, zagotavljanje popolnega fizičnega in duševnega razvoja, nadzor sinteze, izločanja in metabolizma hormonov.
- Odstranjevanje (ekstirpacija) žleze in opis učinkov operacije
- Uvajanje ekstraktov železa
- Izolacija, čiščenje in identifikacija aktivne snovi žleze
- Selektivno zatiranje izločanja hormonov
- Endokrina presaditev
- Primerjava sestave krvi, ki teče v in iz žleze
- Kvantitativno določanje hormonov v bioloških tekočinah (kri, urin, cerebrospinalna tekočina itd.):
- biokemična (kromatografija itd.);
- biološko testiranje;
- radioimunoanaliza (RIA);
- imunoradiometrična analiza (IRMA);
- radiorecertna analiza (PPA);
- imunokromatografska analiza (hitri diagnostični testni trakovi)
- Uvedba radioaktivnih izotopov in radioizotopsko skeniranje
- Klinično opazovanje bolnikov z endokrino patologijo
- Ultrazvočni pregled endokrinih žlez
- Računalniška tomografija (CT) in slikanje z magnetno resonanco (MRI)
- Genski inženiring
Klinične metode
Temeljijo na podatkih o zaslišanju (anamneza) in ugotavljanju zunanjih znakov disfunkcije endokrinih žlez, vključno z njihovo velikostjo. Na primer, nanizem hipofize - pritlikavost (rast manj kot 120 cm) z nezadostnim izločanjem rastnega hormona ali gigantizem (rast več kot 2 m) s prekomernim izločanjem - so objektivni znaki motene funkcije acidofilnih celic hipofize v otroštvu. Pomembni zunanji znaki disfunkcije endokrinega sistema so lahko prekomerna ali nezadostna telesna teža, prekomerna pigmentacija kože ali pomanjkanje le-te, narava lasnice, resnost sekundarnih spolnih značilnosti. Zelo pomembni diagnostični znaki disfunkcije endokrinega sistema so simptomi žeje, poliurija, motnje apetita, omotica, hipotermija, motnje menstrualnega cikla pri ženskah in spolna disfunkcija, ki jih odkrijemo s skrbnim vprašanjem osebe. Če se prepoznajo ti in drugi znaki, lahko oseba sumi na številne endokrine motnje (diabetes mellitus, bolezen ščitnice, disfunkcija spolnih žlez, Cushingov sindrom, Addisonova bolezen itd.).
Biokemijske in instrumentalne raziskovalne metode
Na podlagi določitve ravni samih hormonov in njihovih presnovkov v krvi, cerebrospinalne tekočine, urina, sline, hitrosti in dnevne dinamike njihovega izločanja, njihovih reguliranih parametrov, preučevanja hormonskih receptorjev in posameznih učinkov v ciljnih tkivih ter velikosti žleze in njene aktivnosti.
Pri izvajanju biokemijskih raziskav se za določitev koncentracije hormonov uporabljajo kemijske, kromatografske, radioreceptorske in radioimunološke metode, pa tudi za preizkušanje učinkov hormonov na živalih ali na celičnih kulturah. Velika diagnostična vrednost je določitev ravni trojnih, prostih hormonov ob upoštevanju cirkadianih ritmov izločanja, spola in starosti bolnikov.
Radioimunska analiza (RIA, radioimunološka analiza, izotopska imunološka analiza) je metoda za kvantitativno določanje fiziološko aktivnih snovi v različnih medijih, ki temelji na konkurenčnem vezanju želenih spojin in podobnih snovi, označenih z radionuklidom na specifične vezivne sisteme, čemur sledi odkrivanje na posebnih protitradio spektrometrih.
Imunoradiometrična analiza (IRMA) je posebna vrsta RIA, ki uporablja protitelesa, označena z radionuklidom in ne označena z antigenom.
Radioreceptorska analiza (PPA) je metoda za kvantitativno določanje fiziološko aktivnih snovi v različnih medijih, pri kateri se kot vezivni sistem uporabljajo hormonski receptorji..
Računalniška tomografija (CT) je rentgenska metoda, ki temelji na neenakomerni absorpciji rentgenskega sevanja v različnih tkivih telesa, ki razlikuje gostoto trdih in mehkih tkiv in se uporablja pri diagnozi patologije ščitnice, trebušne slinavke, nadledvične žleze itd..
Magnetnoresonančno slikanje (MRI) je instrumentalna diagnostična metoda, s katero endokrinologija oceni stanje hipotalamično-hipofizno-nadledvičnega sistema, okostja, trebušnih organov in male medenice.
Densitometrija je rentgenska metoda, ki se uporablja za določanje kostne gostote in diagnosticiranje osteoporoze, kar omogoča odkrivanje že 2-5% izgube kosti. Uporabljajo se enofotonska in dvomfonska denzitometrija..
Radioizotopsko skeniranje (skeniranje) je metoda pridobivanja dvodimenzionalne slike, ki odraža porazdelitev radiofarmaka v različnih organih s pomočjo optičnega bralnika. V endokrinologiji se uporablja za diagnosticiranje patologije ščitnice.
Ultrazvočna preiskava (ultrazvok) - metoda, ki temelji na registraciji odbijenih signalov impulznega ultrazvoka, ki se uporablja pri diagnostiki bolezni ščitnice, jajčnikov, prostate.
Test tolerance na glukozo je obremenitvena metoda za preučevanje presnove glukoze v telesu, ki se v endokrinologiji uporablja za diagnosticiranje motene tolerance na glukozo (preddiabetes) in diabetes mellitus. Izmeri se raven glukoze na tešče, nato se v 5 minutah predlaga, da se popije kozarec tople vode, v kateri se raztopi glukoza (75 g), nato pa se po 1 in 2 uri ponovno izmeri raven glukoze v krvi. Raven, manjša od 7,8 mmol / L (2 uri po obremenitvi z glukozo), velja za normalno. Raven, večja od 7,8, vendar manjša od 11,0 mmol / L - toleranca za glukozo. Ravni nad 11,0 mmol / L - „diabetes mellitus“.
Orhiometrija - merjenje volumna testisov s pomočjo orhiometrske naprave (testiculometer).
Gensko inženiring - skupek tehnik, metod in tehnologij za proizvodnjo rekombinantne RNA in DNK, izoliranje genov iz telesa (celic), manipuliranje z geni in njihovo vnašanje v druge organizme. V endokrinologiji se uporablja za sintezo hormonov. Preučuje se možnost genske terapije endokrinoloških bolezni..
Genska terapija - zdravljenje dednih, večfaktorskih in neededarnih (nalezljivih) bolezni z vnosom genov v celice bolnikov z namenom usmerjene spremembe genskih okvar ali dajanja celic novih funkcij. Glede na način vnosa eksogene DNK v pacientov genom lahko gensko terapijo izvajamo bodisi v celični kulturi bodisi neposredno v telesu.
Temeljno načelo za oceno delovanja hipofize odvisnih žlez je hkratna določitev nivoja tropskih in efektorskih hormonov ter po potrebi dodatno določanje ravni hormona, ki sprošča hipotalamiko. Na primer hkratna določitev kortizola in ACTH; spolni hormoni in FSH z LH; ščitnični hormoni, ki vsebujejo jod, TSH in TRH. Izvajajo se funkcionalni testi za razjasnitev sekretornih sposobnosti žleze in občutljivosti ce receptorjev na delovanje regulacijskih hormonov. Na primer določanje dinamike izločanja hormonov s ščitnico za dajanje TSH ali za dajanje TSH v primerih suma na pomanjkanje njegove funkcije.
Da bi ugotovili nagnjenost k diabetesu mellitusu ali razkrili njegove latentne oblike, se izvede stimulacijski test z uvedbo glukoze (oralni test tolerance glukoze) in določitvijo dinamike sprememb njegove ravni v krvi.
Če obstaja sum na hiperfunkcijo žlez, se izvajajo supresivni testi. Na primer, za oceno izločanja insulina s trebušno slinavko se njegova koncentracija v krvi meri med daljšim (do 72 ur) na tešče, ko se raven glukoze (naravnega stimulatorja izločanja inzulina) v krvi znatno zmanjša, v normalnih pogojih pa to spremlja zmanjšanje izločanja hormonov.
Za odkrivanje motenj endokrinih žlez se široko uporabljajo instrumentalni ultrazvok (najpogosteje), slikovne metode (računalniška tomografija in slikanje z magnetno resonanco), pa tudi mikroskopski pregled biopsijskega materiala. Uporabljajo se tudi posebne metode: angiografija s selektivnim vzorčenjem krvi, ki priteče iz endokrine žleze, radioizotopske študije, denzitometrija - določanje optične gostote kosti.
Za ugotavljanje dedne narave kršitev endokrinih funkcij z uporabo metod molekularno-genetskega raziskovanja. Na primer, kariotipizacija je dokaj informativna metoda za diagnosticiranje Klinefelterjevega sindroma.
Klinične in eksperimentalne metode
Uporabljajo se za preučevanje funkcij endokrine žleze po njeni delni odstranitvi (na primer po odstranitvi tkiva ščitnice pri tirotoksikozi ali raku). Na podlagi podatkov o preostali funkciji žleze, ki tvori hormone, se določi odmerek hormonov, ki jih je treba v telo vnesti za namene hormonske nadomestne terapije. Nadomestno zdravljenje, ob upoštevanju dnevne potrebe po hormonih, se izvaja po popolni odstranitvi nekaterih endokrinih žlez. Vsekakor hormonska terapija določa raven hormonov v krvi, da izbere optimalni odmerek danega hormona in prepreči preveliko odmerjanje.
Pravilnost nadomestnega zdravljenja, ki je v teku, se lahko oceni tudi s končnimi učinki danih hormonov. Na primer, merilo za pravilno odmerjanje hormona med terapijo z insulinom je vzdrževanje fiziološke ravni glukoze v krvi pacienta s sladkorno boleznijo in preprečevanje njegovega razvoja hipo- ali hiperglikemije.