Становление эндокринной функции в онтогенезе

 

Железы внутренней секреции начинают функционировать в эмбриональном периоде. Большинство гормонов начинают синтезироваться на 2-м месяце внутриутробного развития, но такие гормоны, как вазопрессин и окситоцин, обнаруживаются в железах внутренней секреции плода на 4-5 месяце. Функциональные возможности эндокринных желез гетерохронно развиваются в периоды детства и достигают уровня взрослого человека в период юношества (18-21 год) и затем медленно и неравномерно для каждой железы снижаются к старости. Однако в пожилом возрасте может наблюдаться увеличение продукции некоторых гормонов, в частности, гормонов передней доли гипофиза (ТТГ, СТГ, АКТГ и др.).

В целом в онтогенезе эндокринной регуляции могут изменяться четыре основных параметра:

1) уровень и качество инкреции самих эндокринных желез, как следствие их собственного старения;

2) коррелятивные соотношения между функционированием отдельных желез;

3) регуляция эндокринных желез;

4) восприимчивость тканей к действию гормонов.

Гипофиз

 

Гипофиз делится на три доли: переднюю (аденогипофиз), среднюю и заднюю (нейрогипофиз).

Передняя доля вырабатывает гонадотропные гормоны, адренокортикотропный, тиреотропный, соматотропный гормоны и пролактин.

Соматотропин (СТГ) является гормоном роста Его основная функция - усиление процессов роста и физического развития. При избытке гормона в детском возрасте развивается гигантизм, при недостатке — карликовость. При избытке гормона у взрослых наблюдается акромегалия (увеличение костей лицевого черепа, пальцев, языка, желудка, кишечника).

СТГ начинает вырабатываться передней долей гипофиза на 10 неделе эмбрионального развития. В первые дни и годы жизни концентрация СТГ наибольшая. В период от 2 до 7 лет содержание гормона роста в крови детей сохраняется примерно на постоянном уровне, который в 2–3 раза превышает уровень взрослых. Показательно, что в этот же период завершаются наиболее бурные ростовые процессы до начала пубертата. Затем наступает период значительного уменьшения уровня гормона — и рост тормозится.

Новое повышение уровня гормона роста отмечается после 13 лет, причем его максимум отмечается в 15 лет, т.е. как раз в момент наиболее интенсивного увеличения размеров тела у подростков.

К 20 годам содержание гормона роста в крови устанавливается на типичном для взрослых уровне. С возрастом секреция гормона роста уменьшается, но тем не менее не прекращается в течение всей жизни, так как у взрослого человека процессы роста продолжаются, только они уже не приводят к нарастанию массы и числа клеток, а обеспечивают замену отработавших клеток новыми.

Пролактин ускоряет рост молочных желез и усиливает процессы образования молока. Пролактинрегистрируется в больших концентрациях у новорожденного. В течение 1-го года его концентрация в крови снижается и остается низкой до подросткового возраста. В период полового созревания концентрация его вновь возрастает, причем у девочек сильнее, чем у мальчиков.

Тиреотропный гормон (ТТГ) стимулирует функцию щитовидной железы. Значительное усиление секреции ТТГ отмечается сразу после рождения и перед половым созреванием. Первоеувеличение связано с адаптацией новорожденного к новым условиям существования. Второе повышение соответствует гормональной перестройке, включающей усиление функции половых желез.

Адренокортикотропный гормон (АКТГ), регулирующий функцию коры надпочечников, в крови новорожденного содержится в таких же концентрациях, как и у взрослого человека. В возрасте 10 лет его концентрация становится в два раза ниже и вновь достигает величин взрослого человека после периода полового созревания. У девочек становление связи гипоталамо-гипофизарной системы с надпочечниками, приспосабливающей организм к стрессовым воздействиям, происходит позднее, чем у мальчиков.

К гонадотропным гормонам относятся фолликулостимулирующий гормон (у женщинстимулирует рост фолликулов в яичнике; у мужчин — процессы сперматогенеза) и лютеинизирующий гормон ( у женщинстимулирует развитие желтого тела и синтез прогестерона, у мужчин усиливает выработку тестостерона),

Концентрация гонадотропных гормонов у новорожденного высокая. На протяжении 1-й недели после рождения происходит резкое снижение концентрации данных гормонов, и до 7–8-летнего возраста она остается низкой. В препубертатный период происходит увеличение секреции гонадотропинов. К 18 годам концентрация становится такой же, как и у взрослых. С возрастом в гипофизе женщин, и в меньшей степени — мужчин, происходит повышение концентрации гонадотропинов, которое длится и после наступления менопаузы.

Промежуточная доля гипофиза продуцирует меланоцитостимулирующий гормон (интермедин), стимулирующий образование меланина и регулирующий кожную пигментацию и пигментацию волос. Его концентрация в гипофизе довольно стабильна как в период внутриутробного развития, так и после рождения.

Задняя доля гипофиза является депо гормонов возопрессина (антидиуретический гормон) и окситоцина.

Вазопрессин увеличивает реабсорбцию воды в почках, снижает выделение мочи, вызывает сужение сосудов.

Окситоцин усиливает сокращения матки при родах, а также способствует выделению молока.

Содержание этих гормонов в крови высоко к моменту рождения, через несколько часов после рождения их концентрация резко снижается. У детей в течение первых месяцев после рождения антидиуритическая функция вазопрессина несущественна, а с возрастом его роль в удержании воды в организме увеличивается. Органы-мишени для окситоцина — матка и молочные железы начинают реагировать на него только после завершения периода полового созревания.

Эпифиз

 

Эпифиз обнаруживается на 5–7 неделе периода внутриутробного развития. Секреция начинается на 3-м месяце. Эпифиз развивается до 4 лет, а затем начинает атрофироваться, особенно интенсивно после 7–8 лет.

Основным гормоном эпифиза является мелатонин — ингибитор развития и функционирования половых желез. Действует на гипоталамическую область и тормозит образование в гипофизе гонадотропных гормонов, что вызывает угнетение внутренней секреции половых желез. Мелатонин также участвует в регуляции пигментного обмена, суточных и сезонных ритмов, смены сна и бодрствования.

В грудном возрасте функциональная активность железы высокая. Максимальная активность наблюдается в раннем детстве (5–7 лет) и именно к этому периоду относится максимальное сдерживающее влияние на развитие половых желез. Далее с возрастом функциональная активность эпифиза снижается. Если в силу каких-либо причину детей отмечается ранняя инволюция железы, то это сопровождается преждевременным половым созреванием. Следует отметить, что полной атрофии эпифиза не происходит даже в глубокой старости.

Щитовидная железа

 

Щитовидная железа выделяет гормоны тироксин и трийодтиронин, которые усиливают окислительные процессы, оказывают влияние на белковый, углеводный, жировой обмен, рост, развитие и дифференцировку тканей. При гиперфункции щитовидной железы наблюдается повышение нервной возбудимости, раздражительность, мышечный тремор, повышение основного обмена, снижение массы тела, повышение артериального давления, тахикардия. Недостаточность продукции щитовидной железы развитию микседемы: замедлению метаболических процессов, снижению основного обмена, брадикардии, отечности лица и конечностей, сонливости, увеличению массы тела. Отсутствие данных гормонов в раннем детстве приводит к значительной задержке физического и умственного развития — кретинизму вплоть до полной умственной несостоятельности (идиотизму).

Щитовидная железа начинает развиваться на 4-й неделе эмбрионального развития. Концентрация тиреоидных гормонов в крови у новорожденных выше, чем у взрослых. В течение нескольких суток уровень гормонов в крови снижается.

Секреторная функция щитовидной железы усиливается к 7 годам. Также значительное увеличение секреторной активности железы происходит в период полового созревания и в последующем онтогенезе меняется мало, несколько снижаясь к старости.

Гистологические изменения в пожилом и старческом возрасте заключаются в понижении диаметра фолликулов, атрофии секреторного эпителия. С возрастом изменяется не только количество выработанного гормона, но и восприимчивость тканей к его действию.

Необходимо отметить, что у взрослых и у детей тиреоидные гормоны оказывают различное действие на белковый обмен: у взрослых при избытке гормона увеличивается расщепление белков, у детей — увеличивается синтез белка и ускоряются рост и формирование организма.

Гормон тиреокальцитонин синтезируется парафолликулярными С-клетками щитовидной железы. Основной его функцией является снижение содержания кальция в крови за счет ткани усиления процессов минерализации в костной ткани и снижения реабсорбции кальция впочках и кишечнике. Содержание кальцитонина увеличивается с возрастом, наибольшая концентрация отмечается после 12 лет.

 

Околощитовидные железы

 

Околощитовидные железы вырабатывают паратгормон, который совместно с кальцитонином и витамином D регулирует обмен кальция в организме. Паратгормон обеспечивает увеличение уровня кальция в крови за счет стимулирования функции остеокластов и процессов деминерализации кости и увеличения реабсорбции кальция впочках и кишечнике.

Функция желез активируется на 3–4 неделе постнатальной жизни. Концентрация паратгормона у новорожденного близка к концентрации взрослого человека. Наиболее активно паращитовидные железы функционируют до 4–7 лет. С возрастом наблюдается увеличение количества клеток жировой и опорной ткани, которая к 19–20 годам начинает вытеснять железистые клетки. К 50 годам отмечается вытеснение паренхимы желез жировой тканью.

 

Гормоны надпочечников

 

Надпочечники состоят из коркового и мозгового слоёв. Корковое вещество разделяется на 3 зоны — клубочковую (синтезируются минералокортикоиды, регулирующие минеральный обмен), пучковую (синтезируются глюкокортикоиды, регулирующие белковый, жировой и углеводный обмен) и сетчатую (синтезируются половые гормоны). Гипофункция коры надпочечников приводит к развитию болезни Аддисона (бронзовой болезни), к проявлениям которой относятся гиперпигментация кожи, ослабление сердечной деятельности и снижение артериального давления, повышенная утомляемость, уменьшение массы тела. При гиперкортицизме (синдром Иценко-Кушинга) наблюдаются ожирение туловища, лунообразное лицо, остеопороз, гипертония, гипергликемия, нарушения репродуктивной функции.

Инкреция кортикостероидов корковым слоем надпочечников возникает в эмбриогенезе сравнительно рано — на 7–8 неделе внутриутробного развития. В первые дни жизни в крови новорожденного отмечается низкая концентрация гормонов коры надпочечников.

Общий уровень выработки кортикостероидов в течение всего периода детства и юношества нарастает сначала медленно, а затем быстро, достигая максимума в 20 лет, а затем снижается к старости. При этом быстрее всего к старости уменьшается выработка минералокортикоидов, несколько медленнее — половых гормонов, и еще медленнее — глюкокортикоидов.

Мозговой слой надпочечников вырабатывает гормоны адреналин и норадреналин, оказывающие влияние на сердце, мелкие артерии, кровяное давление, основной обмен, мускулатуру бронхов и желудочного тракта. Мозговое вещество надпочечников у новорожденного развито относительно слабо. Однако, активность симпатоадреналовой системы проявляется сразу после рождения. Уже при рождении уровень инкреции адреналина в надпочечниках сопоставим с уровнем взрослого человека. У детей и подростков гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система быстро истощается, поэтому способность противостоять действию неблагоприятных факторов у нее невелика.

Поджелудочная железа

 

Внутрисекреторная функция поджелудочной железы осуществляется скоплениями специальных клеток (островки Лангерганса), продуцирующих гормоны инсулин и глюкагон, которые влияют на преимущественно на углеводный обмен. Повышение количества инсулина ведет к увеличению потребления глюкозы клетками тканей, снижению концентрации глюкозы в крови, а также к стимуляции синтеза белка, гликогена, липидов. Глюкагон повышает концентрацию глюкозы в крови путем мобилизации гликогена печени.

У новорожденных внутрисекреторная ткань поджелудочной железы больше внешнесекреторной. С возрастом увеличивается общее количество островков Лангерганса, но при пересчете на единицу массы их количество, наоборот, значительно снижается. К 12 годам количество островков становится таким же, как у взрослых, после 25 лет число островков постепенно уменьшается.

До 2-х летнего возраста концентрация инсулина в крови составляет около 60% от концентрации взрослого человека. В дальнейшем концентрация возрастает, значительное увеличение отмечается в период интенсивного роста. При старении ухудшается кровоснабжение поджелудочной железы, уменьшается число клеток островков Лангерганса и биологическая активность вырабатываемого в них инсулина. При старении повышается уровень глюкозы в крови.

Следует отметить, что толерантность (устойчивость) к глюкозной нагрузке у детей до 10 лет выше, а усвоение пищевой глюкозы происходит существенно быстрее, чем у взрослых (это объясняет, почему дети так любят сладкое и потребляют его в больших количествах без существенной опасности для своего здоровья). К старости этот процесс еще больше замедляется, что свидетельствует о снижении инсулярной активности поджелудочной железы.

При инсулиновой недостаточности развивается сахарный диабет, главными симптомами которого являются повышение концентрации глюкозы в крови (гипергликемия), выделение глюкозы с мочой (глюкозурия), полиурия (увеличенный диурез), жажда.

Сахарный диабет чаще всего развивается у людей после 40 лет, хотя нередки случаи и врожденного диабета, что обычно связано с наследственной предрасположенностью. У детей чаще всего это заболевание наблюдается с 6 до 12 лет и встречается почти исключительно в форме инсулинзависимого сахарного диабета. Важное значение в развитии сахарного диабета имеют наследственная предрасположенность и провоцирующие факторы среды, инфекционные заболевания, нервное перенапряжение и переедание.

Вилочковая железа

Вилочковая железа (тимус) представляет собой лимфоидный орган, хорошо развитый в детском возрасте. Гормоны, вырабатываемые вилочковой железой — тимозины, моделируют иммунные и ростовые процессы.

Вилочковая железа закладывается на 6-й неделе и полностью формируется к 3-му месяцу внутриутробного развития. С возрастом размеры и строение железы сильно меняются. При рождении масса железы равна 10-15г, максимального значения она достигает к 11-13 годам (35–40г). Наибольший относительный вес (на кг веса тела) наблюдается у новорожденных (4,2 %).

У новорожденных тимус характеризуется функциональной зрелостью и продолжает развиваться далее. Но параллельно с этим в вилочковой железе уже на первом году жизни начинают развиваться соединительно-тканные волокна и жировая ткань.

Приблизительно после 13 лет постепенно происходит возрастная эволюция вилочковой железы — уменьшение с возрастом массы паренхимы тимуса, нарастание стромы с жировой клетчаткой, снижение продукции гормонов и Т-лимфоцитов. К 75 годам масса тимуса составляет в среднем всего 6г. К пожилому возрасту почти полностью исчезает ее корковое вещество. Возрастная инволюция вилочковой железы — одна из причин падения активности клеточного иммунитета, учащения инфекционных, аутоиммунных и онкологических заболеваний у лиц пожилого возраста. Но и у пожилых людей сохраняются отдельные островки паренхимы вилочковой железы, играющие большую роль в иммунологической защите организма.

Увеличение объема и массы тимуса выше предельных возрастных значений с сохранением нормальной гистоархитектоники органа обозначается как тимомегалия (гиперплазия тимуса). Это состояние характеризуется гипофункцией тимуса и возникает под влиянием врожденной или приобретенной дисфункции нейроэндокринной системы, сопровождаясь иммунодефицитным состоянием преимущественно Т-системы иммунитета. У таких детей повышена частота инфекционных заболеваний, атопических и аутоиммунных заболеваний. Среди этиологических факторов наибольшее значение играют генетические факторы, внутриутробные инфекции, мутагенные воздействия в фетальный период. Тимомегалия может быть стойкой, но в большом числе случаев она обратима и, по мере роста ребенка, постепенно исчезает при выравнивании дисбаланса его нейроэндокринной и иммунной систем. При благоприятных обстоятельствах размеры тимуса самопроизвольно нормализуются к 3–5-летнему возрасту.

У детей с врожденным недоразвитием тимуса возникает лимфопения, снижение продукции тимических гормонов, дефицит клеточного звена иммунитета или комбинированный иммунный дефицит.

Половые железы

 

Половые железыпредставлены в мужском организме семенниками, а в женском — яичниками. Мужские гормоны андрогены (тестостерон) оказывают влияние на развитие половых органов, вторичных половых признаков, опорно-двигательного аппарата. К женским половым гормонам относятся эстрогены (вырабатываются клетками фолликулярного эпителия) и прогестерон (продуцируется клетками желтого тела). Эстрогены обеспечивают развитие организма по женскому типу. Прогестерон влияет на слизистую оболочку матки, подготавливая ее к имплантации оплодотворенной яйцеклетки. Эстрогены и андрогены обеспечивают половую функцию и развитие вторичных половых признаков. При гиперфункции половых желез наблюдается преждевременное половое созревание. При гипофункции наблюдается недоразвитие первичных и вторичных половых признаков, продолжительный рост и у мальчиков евнухоидное строение тела.

Секреция тестостерона начинается на 8-й неделе эмбрионального развития, а в период между 11-й и 17-й неделями достигает уровня взрослого мужчины. Это объясняется его влиянием на реализацию генетически запрограммированного пола. Для того чтобы развились мужские половые органы, необходима гормональная стимуляция со стороны семенников. Установлено, что женский гипофиз работает циклически, что определяется гипоталамическими влияниями, а у мужчин гипофиз функционирует равномерно. В самом гипофизе нет половых различий, они заключены в нервной ткани гипоталамуса и прилежащих ядер головного мозга. Андрогены вызывают дифференцировку гипоталамуса по мужскому типу. При отсутствии андрогенов развитие гипоталамуса происходит по женскому типу.

Роль собственных эстрогенов в развитии плода женского пола не столь высока, так как в этих процессах активное участие принимают эстрогены матери и аналоги половых гормонов, вырабатываемых в надпочечниках. У новорожденных девочек на протяжении первых 5–7 дней в крови циркулируют материнские гормоны.

Количество половых гормонов, обнаруживаемых в крови, очень низкое в первые дни жизни, и постепенно увеличивается, ускоряя темпы развития, особенно в период второго детства (8 –12 лет у мальчиков и 8–11 — у девочек), подростковом (13-16 лет мальчики, 12-15 лет девочки) и юношеском (17-21 год юноши и 16-20 лет девушки). В данных возрастных периодах деятельность половых желез имеет важное значение для темпов роста, формообразования и интенсивности протекания обмена веществ, то есть может выступать в роли ведущего фактора развития.

По мере старения организма наблюдается падение инкреции гонад. У мужчин с возрастом снижается секреция тестостерона, уменьшается активность сперматогенеза, увеличивается уровень тестикулярных эстрогенов. Но сперматогенез часто продолжатся до глубокой старости. В предстательной железе соединительно-тканные и мышечные элементы преобладают над секреторными, возрастает масса и склонность к гипертрофии. К старости у женщин наблюдается менопауза (прекращение менструаций). Секреция эстрадиола при этом прекращается. В результате начинают проявлять себя андрогены, секретируемые надпочечниками, что ведет к характерным изменениям во внешнем облике женщин после менопаузы.