Ендокринні залози – хімічні регулятори життєдіяльності

В організмі будь-якої тварини багато залоз. Це, наприклад, слізні, слинні, шлункові, кишкові, потові, сальні. Всі вони мають одну загальну рису: вироблювані ними соки (піт, сльози, шлунковий сік та інші) по особливим вивідним протокам виділяються або на поверхню тіла, як піт або шкірне сало, сльози, або в просвіт внутрішніх порожнин, наприклад, шлунковий сік і жовч виділяються в просвіт шлунково-кишкового тракту. Давно вже було відомо медикам і про існування інших залозистих органів, позбавлених проток, наприклад, щитовидної залози або шишкоподібної залози в мозку. Важко було встановити призначення цих органів, і тому на зорі науки їм приписувалися найфантастичніші функції. Наприклад, Декарт вважав шишковидну залозу місцем знаходження духу. Щитовидні ж залози аж до XIX століття вважали органом зігрівання вдихуваного повітря.

У XIX столітті хірургія досягла значних успіхів. І в міру зростання цих успіхів фантастичні уявлення стали валитися одне за іншим. У Швейцарії, наприклад, де був дуже поширений зоб — збільшення щитовидної залози, знаменитий хірург Кохер зробив багато операцій по її видаленню. У ряді випадків після операції у хворих розвивалося невідоме і дуже важке захворювання. Це підказало, що щитовидна залоза виробляє якісь речовини, необхідні для життя. З післяопераційних ускладнень ж випливало уявлення про важливу роль незадовго до того відкритих паращитовидних залоз.

Ці та інші операції підказали, що позбавлені проток залози виділяють у кров якісь життєво важливі речовини. Ці речовини назвали секретами, або гормонами, від давньогрецького слова «хормао» — «рухаю», «збуджую». Самі ж залози отримали назву залоз внутрішньої секреції, або ендокринні. А область медицини, що вивчає гормони та їх дію на організм, отримала назву ендокринології. Термін цей походить від трьох давньогрецьких коренів. «ендо» — «всередині», «крино» — «виділяю», «логос», «слово», «вчення». Таким чином, він означає те ж, що вчення про залози внутрішньої секреції.

Ендокринологія виділилася в особливу галузь медицини, але від інших областей її відрізняють деякі особливості. Насамперед, це те, що органи, які вивчаються ендокринологією, знаходяться у різних відділах організму. По-друге, гормони знаходять широке застосування у всіх без винятку областях медицини — при хворобах очей і крові, легенів і нервової системи, суглобів і шкіри.

Гормони — це дуже сильні фізіологічно активні речовини. Є вони у рослин, є у комах, але у хребетних тварин гормони інші. Гормони забезпечують регуляцію найбільш важливих, найбільш давніх і найбільш стійких функцій. Так, для ряду процесів в організмі потрібен йод у вигляді органічних сполук. Клітини, що виробляють такі сполуки, є вже у нижчих хребетних, але справжнього розвитку щитовидна залоза як орган, який накопичує йод і перетворює його в активний гормон, отримує лише у прісноводних риб.

Читач знає, звичайно, що життя народилося в первісному океані, що покривав всю нашу планету. Там же, в океані, проходили всі перші стадії еволюції живих істот. Риби давніше всіх інших хребетних.

Морська вода багата йодом. Тому проблема збереження цієї речовини в організмі стала важливою у риб, які переселилися в бідну йодом прісну воду. Особливо важливою стала вона у тварин, які залишили воду і переселилися на сушу.

Такими ж важливими стали для сухопутних тварин механізми затримки в організмі води і солі. Тому, коли тварини перейшли на наземний спосіб життя, стали дуже важливими і гормони, які керують цими механізмами. Відповідно гормони кори надниркових залоз у ссавців значно різноманітніше, ніж, наприклад, у риб. У той же час деякі найбільш важливі стародавні функції ми успадкували від риб лише з невеликою зміною. Наприклад, жироподібні речовини, дуже важливі для організму як паливо, утворюються за участю гормону інсуліну, і цей гормон у нас фізіологічно не відрізняється від того ж гормону у риб. Тому гормон, отриманий від риб, є ефективним і у людини.

Чим вище стоїть тварина на сходах еволюції, тим більшу роль в її житті починає набувати центральна нервова система. Поступово вона стає центральним пультом управління життєвими функціями. Бере вона під свій контроль і ендокринні залози. Частково це досягається прямим нервовим контролем залози, але частіше непрямим шляхом: нервова система (певні ділянки мозку) виробляє особливі хімічні речовини, які надходять у гіпофіз (мозковий придаток).

Гіпофіз — це теж ендокринна залоза. Отримавши хімічний сигнал від нервової системи, він, у свою чергу, виробляє гормони, що підсилюють роботу інших ендокринних залоз. Весь цей механізм на перший погляд дуже складний, але в житті він себе виправдовує і зазвичай працює бездоганно. Найбільш наочний приклад — це залежність дії статевих залоз у деяких тварин від інтенсивності сонячного освітлення.

У своїй діяльності центральна ендокринна залоза — гіпофіз — настільки тісно пов’язана з центральною нервовою системою, що зараз чітко розмежувати нервову систему від ендокринної не завжди можливо. Що ж стосується ролі кожної з них, то при деякому спрощенні можна сказати, що ендокринна система забезпечує найбільш важливі основні процеси життєдіяльності, а нервова система управляє більш тонким і більш швидким регулюванням.

Як ми згадували, ендокринні залози розташовані в різних частинах організму. У черепі розміщуються мозковий придаток (гіпофіз) і шишкоподібна залоза (епіфіз), на шиї — щитовидна залоза і чотири паращитовидних, в поперековій області знаходяться два наднирника і підшлункова залоза, ще нижче розташовані статеві залози. Які ж особливості дозволили об’єднати всі ці органи в єдину систему? Перш за все, сам факт, що всі ці органи є ендокринними, тобто виділяють гормони прямо в кров.

Всі залози внутрішньої секреції — дуже маленькі органи. Найбільша з них — щитовидна залоза — важить у людини 15-25 грамів, наднирники — 5-7 грамів. Інші залози ще менше: гіпофіз важить не більше 1 грама, епіфіз— 0,1—0,2 грама, а навколо щитовидні залози — близько 0,2 грама. Деякі залози внутрішньої секреції навіть не існують у людини у вигляді окремого органу. Наприклад, одна з найважливіших — підшлункова — є важливою травною залозою і свій сік виділяє в дванадцятипалу кишку. Але в тканину цієї залози як би вкраплені ділянки — острівці — зовсім іншої тканини. Ці острівці і виробляють вельми важливі гормони, у тому числі інсулін. Острівці живуть своїм особливим життям, незалежною від навколишнього життя тканини залози: якщо перерізати вивідний проток залози, то майже вся залоза загине, але острівці абсолютно не постраждають. Всі острівці, взяті разом, важать не більше 1 грама. Ще важче врахувати вагу ендокринної тканини в статевих залозах. Але й там вона не перевищує часток грама.

Ендокринні залози дуже невеликі. Кількість гормонів, які вони виробляють, також дуже мала у ваговому відношенні. Настільки мала, що стосовно деяких гормонів ми досі точно не знаємо, скільки їх виробляється в організмі. Ми наведемо цифри, що показують, яка маленька кількість деяких життєво важливих гормонів. Ось, наприклад, гормон росту виробляється мозковим придатком у кількості, що не перевищує 4 мг на добу, гормон щитовидної залози — тироксин — до 0,1 міліграма в добу, гормони кори надниркових залоз — кортизолу — до 30 мг на добу та альдостерон — до 0,15 міліграма в добу, гормон острівців підшлункової залози — інсулін — до 2 міліграм в добу. (Треба сказати, що визначати гормони дуже важко, тому залежно від методу визначення і оцінка кількості гормону може бути різною.)

Кількість вироблюваних гормонів дуже невелика. Але, може бути, це стійкі речовини, які тривало зберігаються у крові в активному стані? Ні, це не так. Правда, для тироксину час, протягом якого витрачається половина наявного в крові гормону, досить великий — 7 днів, але вже для кортизолу він значно менший і дорівнює 2 годинам, а для вироблюваного гіпофізом гормону росту і тиреотропного гормону (він посилює роботу щитовидної залози) ще менше — всього близько півгодини. Для дуже важливого адренокортикотропкгого гормону, який посилює роботу кори надниркових залоз, цей час становить всього близько п’яти хвилин.

Отже, гормонів щодня утворюється мало, і з крові вони зникають досить швидко. Легко уявити собі, якою колосальною силою повинні володіти гормони, щоб надавати свою дію за такої незначної концентрації.

Природно, постає питання про те, якими методами вдається визначити такі незначні концентрації гормонів. Зазвичай це дуже важка справа, і нерідко доводиться задовольнятися непрямими прийомами. Наприклад, визначати швидкість зникнення з крові введеного ззовні міченого ізотопами гормону і на цій підставі розраховувати швидкість утворення гормону відповідної залози. Нерідко ці методи такі складні, що практично не застосовуються. На допомогу в цих випадках приходить те, що значна кількість гормонів і їх продуктів перетворення виділяється нирками і може бути визначена у сечі. Метод визначення залежить від хімічної структури гормону. Якщо вона відносно нескладна (гормон являє собою стероїд або амінокислоту) вдається провести хімічну реакцію, в результаті якої розвивається забарвлення. Її вже неважко оцінити кількісно. Саме так визначають гормони щитовидної залози в крові, гормони кори надниркових залоз у крові та сечі, статеві гормони в сечі.

Якщо ж гормон є білком або поліпептидом, то визначити його складніше. По одному з методів доводиться, наприклад, експериментально виробляти у тварин антитіла до цього гормону. Лише потім, використовуючи ці антитіла, можна досить точно визначити концентрацію гормону в крові. На жаль, в даний час з’ясовано, що визначаються такими методами гормони не обов’язково є біологічно активними. У ході дослідження можна так змінити молекулу речовини, що вона буде реагувати з антитілами як справжній гормон, а на організм не надавати жодної дії.

Широко застосовуються методи визначення гормонів, при яких використовують їх біологічні властивості. Наприклад, одним з найважливіших властивостей гонадотропних гормонів гіпофіза є те, що вони посилюють діяльність і збільшують розміри статевих залоз. Тому, отримавши екстракт, що містить гормони, його вводять молодим мишкам-самкам, а потім визначають, наскільки збільшився у тварин розмір яєчників. Зрозуміло, що чим більше гонадотропних гормонів було в екстракті, тим більше збільшуються яєчники. Інсулін ж визначають, грунтуючись на тому, що одна з основних його дій — це збільшення захоплення глюкози м’язами та жировою тканиною. Тому шматочки м’язів або жирової тканини миші поміщають в сироватку крові та потім визначають, скільки глюкози тканина поглинула. Чим більше вона поглинула глюкози, тим більше в крові було інсуліну.

На жаль, всі біологічні методи мають істотний недолік: всі тварини, як би ретельно їх не підбирали, індивідуальні, тому і реакція їх на гормони відрізняється. Це змушує для кожного дослідження використовувати кілька тварин, що довго і дорого.

У чому ж проявляється діяльність ендокринних залоз? Навряд чи можна назвати іншу систему в організмі, від діяльності якої в такій мірі залежав би зовнішній вигляд. Під контролем ендокринних залоз знаходяться зріст, характер статури, фігура, оволосіння, тембр голосу, забарвлення, сухість або вологість шкіри, витрішкуватість, а також певні риси нервової діяльності. Карликовий ріст, наприклад, найчастіше є наслідком недостатнього утворення гормону росту. Гігантизм ж — наслідок надлишку цього гормону. Значна витрішкуватість — це результат дії особливого гормону мозкового придатка. Бронзове забарвлення шкіри також викликається особливим гормоном мозкового придатка. Багатьом знайомий переляканий погляд і тремтіння при підвищеній функції щитовидної залози (базедової хвороби). Таких прикладів можна навести багато. На щастя, успіхи ендокринології призвели до значного зменшення числа важких випадків захворювання.

Кожний гормон володіє особливою, тільки йому властивою дією. Хоча дуже часто за хімічною структурою молекул вони мало відрізняються один від одного. Наприклад, чоловічі статеві гормони впливають на гортань (тому викликають зниження голосу), викликають ріст волосся на обличчі. Чоловічі статеві гормони виробляються і у жінок і грають дуже важливу роль в організмі, але якщо вони утворюються в надлишку, то виявлять свою дію так само, як у чоловіків. Гормони кори надниркових залоз, хімічно схожі на статеві, мають зовсім іншу дію. Вони викликають посилений розпад білків, виділення великої кількості глюкози з печінки, перетворення білків у вуглеводи і т. д. Інший гормон надниркових залоз, альдостерон, володіє надзвичайно вираженою здатністю затримувати в організмі сіль, але не надає скільки-небудь виражених інших ефектів. Ще невелика зміна молекули, і це вже жіночий статевий гормон з характерною дією на форми тіла…

Під контролем гормонів знаходяться такі найважливіші складові частини організму, як глюкоза, жири, білки, мінеральні солі і вода. Звертає на себе увагу те, що гормони надають свою дію дуже широко, на дуже великій відстані від місця свого утворення. Так, інсулін діє не тільки на печінку, яка знаходиться недалеко від підшлункової залози, а також на всі м’язи, жирову тканину, на деякі ділянки мозку. Гормони паращитовидних залоз діють на всі кістки. Гормони кори надниркових залоз, щитовидної залози впливають практично на всі органи і тканини. В цьому відношенні є лише один, але досить істотний виняток: мозковий придаток (гіпофіз) виробляє кілька гормонів, які майже не володіють власною дією, а лише посилюють діяльність інших ендокринних залоз (щитоподібних, статевих, кори наднирників). Гормони гіпофіза, як ми вже згадували, виробляються під впливом стимулів з боку нервової системи.

Гормони діють на дуже багато тканин, часом досить віддалені один від одного органи, а концентрація їх у крові невелика. Тому організм повинен володіти пристосуваннями для економії гормонів. Одне з найважливіших пристосувань таке: у вільному і активному вигляді в крові знаходиться лише частина гормону, інша ж його частина пов’язана білком — особливим для кожного гормону. Потрібні гормони тканини можуть віднімати його від білка-носія і використовувати. По-іншому йде справа з інсуліном: м’язова тканина не здатна забирати цей гормон від його білка, а жирова здатна і тому знаходиться у більш вигідному положенні.

Зрозуміло, що в різний час потреба в тих чи інших гормонах змінюється. Наприклад, після їжі підвищується потреба в гормонах, що сприяють засвоєнню поживних речовин (наприклад, в інсуліні), а при голодуванні потрібні гормони, що допомагають використовувати запаси жиру (наприклад, гормон росту). При холоді підвищується потреба в гормонах щитовидної залози, які сприяють посиленому утворенню тепла. При обмеженні пиття підвищується утворення вазопресину, який різко зменшує втрату води нирками. Всі зазначені процеси призводять до змін роботи ендокринних залоз.

Що являють собою гормони і що з ними відбувається в організмі? Гормони належать до різних класів хімічних речовин. Велика група їх похідні циклопентанофенантрена. Це чоловічі і жіночі статеві гормони, гормони кори надниркових залоз. Інші є похідними амінокислот (найпростіших цеглинок, з яких складаються білки). Це гормони мозкового шару наднирників (адреналін) і щитовидної залози. Нарешті, велика група гормонів є поліпептидами, що складаються з десятків амінокислот, або цими білками гормони гіпофіза, інсулін, гормон прищитовидних залоз.

Вивчення гормонів проходить за певними напрямами. Спочатку з’ясовується формула гормону, потім його синтезують. Так було з початку минулого століття з адреналіном і тироксином, в 30-х роках з статевими гормонами, в 40-х з кортизоном. Пізніше були розкриті формули, навіть складних поліпептидів, наприклад, вазопресину та інсуліну, а деякі з них були синтезовані — вазопресин, адренокортикотропний гормон, окситоцин. Більш того, після того, як формула гормону відома, видозмінюючи її, можна отримати гормоноподібну речовину більш сильну, ніж природний гормон. Так, наприклад, вже отримані речовини, які в деяких відносинах в десятки разів сильніше, ніж природні гормони кори надниркових залоз або жіночі статеві гормони.

Доля гормонів у організмі залежить від їх будови. Білкові гормони розпадаються, як і інші білки, але цей розпад йде лише в певних органах і управляється особливими ферментами. Гормони, що є похідними амінокислот, видозмінюються, втрачають свою активність. Нарешті, зовсім особливо змінюються стероїдні гормони кори наднирників та статеві. Вони хімічно видозмінюються таким чином, що практично повністю втрачають активність. Крім того, вони ще зв’язуються (зазвичай в печінці і нирках) з сірчаною або глюкуроновою кислотою і виділяються нирками у такому зв’язаному вигляді. Є й такі гормони, які не втрачають активність перед тим, як бути виділеними нирками, наприклад, гонадотропні.

Це лише загальний нарис діяльності ендокринного ансамблю в організмі.

Автор: Л. Ліберман.