Цели на обучението

До края на този раздел ще можете да:

  • Избройте различните видове хормони и обяснете техните роли в поддържането на хомеостазата
  • Обяснете как действат хормоните
  • Обяснете как се регулира производството на хормони
  • Опишете ролята на различните жлези в ендокринната система
  • Обяснете как различните жлези работят заедно, за да поддържат хомеостазата

Ендокринната система произвежда хормони, които функционират, за да контролират и регулират много различни телесни процеси. Ендокринната система се координира с нервната система, за да контролира функциите на другите органи. Клетките на ендокринната система произвеждат молекулярни сигнали, наречени хормони. Тези клетки могат да съставят жлези с вътрешна секреция, могат да бъдат тъкани или да се намират в органи или тъкани, които имат функции в допълнение към производството на хормони. Хормоните циркулират в тялото и стимулират реакция в клетките, които имат рецептори, способни да се свързват с тях. Промените, причинени в приемащите клетки, засягат функционирането на органната система, към която принадлежат. Много от хормоните се секретират в отговор на сигнали от нервната система, като по този начин двете системи действат съвместно, за да осъществят промени в тялото.

Поддържането на хомеостазата в тялото изисква координацията на много различни системи и органи. Един механизъм на комуникация между съседните клетки и между клетките и тъканите в отдалечени части на тялото се осъществява чрез отделянето на химикали, наречени хормони. Хормоните се освобождават в телесните течности, обикновено кръвта, която ги пренася до техните целеви клетки, където те предизвикват отговор. Клетките, които секретират хормони, често се намират в определени органи, наречени ендокринни жлези, а клетките, тъканите и органите, които секретират хормони, изграждат ендокринната система. Примерите за ендокринни органи включват панкреаса, който произвежда хормоните инсулин и глюкагон за регулиране на нивата на кръвната глюкоза, надбъбречните жлези, които произвеждат хормони като епинефрин и норепинефрин, които регулират реакцията на стреса, и щитовидната жлеза, която произвежда тиреоидни хормони, които регулират метаболизма.

Ендокринните жлези се различават от екзокринните. Екзокринните жлези отделят химикали чрез канали, които водят извън жлезата (не до кръвта). Например, потта, произведена от потните жлези, се отделя в каналите, които пренасят потта на повърхността на кожата. Панкреасът има както ендокринни, така и екзокринни функции, тъй като освен отделянето на хормони в кръвта. Той също така произвежда храносмилателни сокове, които се пренасят от каналите в тънките черва.

Ендокринолог

Ендокринологът е лекар, специализиран в лечението на ендокринни разстройства. Ендокринният хирург е специализиран в хирургичното лечение на ендокринни заболявания и жлези. Някои от заболяванията, които се управляват от ендокринолози, включват нарушения на панкреаса (захарен диабет), нарушения на хипофизата (гигантизъм, акромегалия и хипофизна нанизъм), нарушения на щитовидната жлеза (гуша и болест на Грейвс) и нарушения на надбъбречни жлези (болест на Кушинг и болест на Адисън).

От ендокринолозите се изисква да оценяват пациентите и да диагностицират ендокринни нарушения чрез широко използване на лабораторни тестове. Много ендокринни заболявания се диагностицират с помощта на тестове, които стимулират или потискат функционирането на ендокринните органи. След това се вземат кръвни проби, за да се определи ефектът от стимулирането или потискането на ендокринния орган върху производството на хормони. Например, за да диагностицират захарен диабет, пациентите трябва да гладуват от 12 до 24 часа. След това им се дава сладка напитка, която стимулира панкреаса да произвежда инсулин за намаляване на нивата на глюкоза в кръвта. Взема се кръвна проба един до два часа след консумацията на захарната напитка. Ако панкреасът функционира правилно, нивото на глюкозата в кръвта ще бъде в нормални граници. Друг пример е тестът A1C, който може да се направи по време на кръвен скрининг. Тестът A1C измерва средните нива на глюкоза в кръвта през последните два до три месеца. Тестът A1C е показател за това колко добре се управлява глюкозата в кръвта за дълго време.

След като бъде диагностицирано заболяване като диабет, ендокринолозите могат да предписват промени в начина на живот и лекарства за лечение на болестта. Някои случаи на захарен диабет могат да бъдат управлявани чрез упражнения, загуба на тегло и здравословна диета; в други случаи може да са необходими лекарства за подобряване на производството или ефекта на инсулина. Ако болестта не може да бъде контролирана с тези средства, ендокринологът може да предпише инжекции с инсулин.

В допълнение към клиничната практика, ендокринолозите могат да бъдат включени и в първични изследователски и развойни дейности. Например, текущото изследване на трансплантация на островчета изследва как здравите клетки на островчето на панкреаса могат да бъдат трансплантирани на пациенти с диабет. Успешната трансплантация на островчета може да позволи на пациентите да спрат да приемат инсулинови инжекции.

Ендокринните жлези отделят хормони в околната интерстициална течност; след това тези хормони се дифузират в кръв и се пренасят в различни органи и тъкани в тялото. Ендокринните жлези включват хипофизата, щитовидната жлеза, паращитовидната жлеза, надбъбречните жлези, половите жлези, епифизата и панкреаса.

Хипофизната жлеза, наричана понякога хипофиза, е разположена в основата на мозъка (Фигура 11.23 а). Той е прикрепен към хипоталамуса. Задният лоб съхранява и освобождава окситоцин и антидиуретичен хормон, произведен от хипоталамуса. Предният лоб реагира на хормони, произведени от хипоталамуса, като произвежда свои собствени хормони, повечето от които регулират други жлези, произвеждащи хормони.

система
Фигура 11.23 (а) Хипофизната жлеза се намира в основата на мозъка, точно над мозъчния ствол. (б) Паращитовидните жлези са разположени отзад на щитовидната жлеза. (в) Надбъбречните жлези са на върха на бъбреците. г) Панкреасът се намира между стомаха и тънките черва. (кредит: модификация на работата от NCI, NIH)

Предната част на хипофизата произвежда шест хормона: хормон на растежа, пролактин, тиреостимулиращ хормон, адренокортикотропен хормон, фоликулостимулиращ хормон и лутеинизиращ хормон. Растежният хормон стимулира клетъчните дейности като синтеза на протеини, които насърчават растежа. Пролактинът стимулира производството на мляко от млечните жлези. Другите хормони, произведени от предната част на хипофизата, регулират производството на хормони от други ендокринни тъкани (Таблица 11.1). Задната част на хипофизата е значително различна по структура от предната част на хипофизата. Той е част от мозъка, простираща се надолу от хипоталамуса, и съдържа предимно нервни влакна, които се простират от хипоталамуса до задната част на хипофизата.

Щитовидната жлеза се намира в шията, точно под ларинкса и пред трахеята (Фигура 11.23 б). Това е жлеза с форма на пеперуда с два дяла, които са свързани. Клетките на фоликула на щитовидната жлеза синтезират хормона тироксин, който е известен още като Т4, тъй като съдържа четири атома йод, и трийодтиронин, известен също като Т3, тъй като съдържа три атома йод. Т3 и Т4 се освобождават от щитовидната жлеза в отговор на тиреоид-стимулиращия хормон, произведен от предната част на хипофизата, като и Т3 и Т4 имат ефект на стимулиране на метаболитната активност в тялото и увеличаване на енергийната употреба. Третият хормон, калцитонин, също се произвежда от щитовидната жлеза. Калцитонинът се освобождава в отговор на повишаващите се концентрации на калциеви йони в кръвта и води до намаляване на тези нива.

Повечето хора имат четири паращитовидни жлези; броят обаче може да варира от две до шест. Тези жлези са разположени на задната повърхност на щитовидната жлеза (Фигура 11.23 б).

Паращитовидните жлези произвеждат паратиреоиден хормон. Паратиреоидният хормон повишава концентрацията на калций в кръвта, когато нивата на калциевите йони спаднат под нормата.

Надбъбречните жлези са разположени отгоре на всеки бъбрек (Фигура 11.23 ° С). Надбъбречните жлези се състоят от външна надбъбречна кора и вътрешен мозък на надбъбречната жлеза. Тези региони отделят различни хормони.

Панкреасът е удължен орган, разположен между стомаха и проксималната част на тънките черва (Фигура 11.23 д). Съдържа както екзокринни клетки, които отделят храносмилателни ензими, така и ендокринни клетки, които освобождават хормони.

Ендокринните клетки на панкреаса образуват клъстери, наречени панкреатични островчета или островчета на Лангерханс. Сред клетъчните типове във всеки панкреатичен остров са алфа клетките, които произвеждат хормона глюкагон, и бета клетките, които произвеждат хормона инсулин. Тези хормони регулират нивата на глюкоза в кръвта. Алфа клетките освобождават глюкагон, тъй като нивата на кръвната захар намаляват. Когато нивата на глюкозата в кръвта се повишат, бета клетките отделят инсулин. Глюкагонът причинява освобождаването на глюкоза в кръвта от черния дроб, а инсулинът улеснява усвояването на глюкозата от клетките на тялото.

Гонадите - мъжките тестиси и женските яйчници - произвеждат стероидни хормони. Тестисите произвеждат андрогени, като най-известен е тестостеронът, който позволява развитието на вторични полови характеристики и производството на сперматозоиди. Яйчниците произвеждат естроген и прогестерон, които причиняват вторични полови характеристики, регулират производството на яйцеклетки, контролират бременността и подготвят тялото за раждане.

Има няколко органа, чиито първични функции са не-ендокринни, но които също имат ендокринни функции. Те включват сърцето, бъбреците, червата, тимуса и мастната тъкан. Сърцето има ендокринни клетки в стените на предсърдията, които отделят хормон в отговор на увеличения обем на кръвта. Той причинява намаляване на обема на кръвта и кръвното налягане и намалява концентрацията на Na + в кръвта.

Стомашно-чревният тракт произвежда няколко хормона, които подпомагат храносмилането. Ендокринните клетки са разположени в лигавицата на стомашно-чревния тракт в целия стомах и тънките черва. Те предизвикват отделянето на стомашни сокове, които помагат за разграждането и смилането на храната в стомашно-чревния тракт.

Бъбреците притежават и ендокринна функция. Два от тези хормони регулират концентрацията на йони и обема или налягането в кръвта. Еритропоетинът (ЕРО) се освобождава от бъбреците в отговор на ниски нива на кислород. EPO задейства образуването на червени кръвни клетки в костния мозък. EPO се използва от спортисти за подобряване на представянето. Но EPO допингът има своите рискове, тъй като уплътнява кръвта и увеличава натоварването на сърцето; той също така увеличава риска от образуване на кръвни съсиреци и следователно инфаркти и инсулт.

Тимусът се намира зад гръдната кост. Тимусът произвежда хормони, наричани тимозини, които допринасят за развитието на имунния отговор при кърмачета. Мастната тъкан или мастната тъкан произвежда хормона лептин в отговор на приема на храна. Лептинът създава чувство на ситост след хранене, намалявайки желанието за по-нататъшно хранене.

Хипофизна (предна)
хормон на растежа насърчава растежа на телесните тъкани
пролактин насърчава производството на мляко
тироид-стимулиращ хормон стимулира освобождаването на хормони на щитовидната жлеза
адренокортикотропен хормон стимулира освобождаването на хормони от надбъбречната кора
фоликулостимулиращ хормон стимулира производството на гамети
лутеинизиращ хормон стимулира производството на андроген от половите жлези при мъжете; стимулира овулацията и производството на естроген и прогестерон при жените
Хипофизна (задна) антидиуретичен хормон стимулира реабсорбцията на вода през бъбреците
окситоцин стимулира маточните контракции по време на раждане
Щитовидна жлеза тироксин, трийодтиронин стимулират метаболизма
калцитонин намалява нивата на Ca 2+ в кръвта
Паращитовидната жлеза паратиреоиден хормон повишава нивата на Ca 2+ в кръвта
Надбъбречна жлеза (кора) алдостерон повишава нивата на Na + в кръвта
кортизол, кортикостерон, кортизон повишаване на нивата на глюкоза в кръвта
Надбъбречна жлеза (медула) епинефрин, норепинефрин стимулиране на реакция „борба или бягство“
Панкреас инсулин намалява нивата на глюкоза в кръвта
глюкагон повишава нивата на глюкоза в кръвта

Производството и освобождаването на хормони се контролират предимно чрез отрицателна обратна връзка, както е описано в дискусията за хомеостазата. По този начин концентрацията на хормони в кръвта се поддържа в тесни граници. Например, предната част на хипофизата сигнализира на щитовидната жлеза да отделя хормони на щитовидната жлеза. Нарастващите нива на тези хормони в кръвта след това дават обратна връзка на хипоталамуса и предната част на хипофизата, за да инхибират по-нататъшното сигнализиране към щитовидната жлеза (Фигура 11.24).

Гуша, заболяване, причинено от йоден дефицит, води до неспособност на щитовидната жлеза да образува Т3 и Т4. Тялото обикновено се опитва да компенсира, като произвежда по-големи количества TSH. Кои от следните симптоми очаквате да предизвика гуша?

А) Хипотиреоидизъм, водещ до наддаване на тегло, чувствителност към студ и намалена умствена дейност.

Б) Хипертиреоидизъм, водещ до загуба на тегло, обилно изпотяване и повишен пулс.

В) Хипертиреоидизъм, водещ до наддаване на тегло, чувствителност към студ и намалена умствена активност.

Г) Хипотиреоидизъм, водещ до загуба на тегло, обилно изпотяване и повишен пулс.

Хормоните причиняват клетъчни промени, като се свързват с рецепторите върху или в целевите клетки. Броят на рецепторите на прицелната клетка може да се увеличи или намали в отговор на хормоналната активност.

Нивата на хормона се контролират предимно чрез отрицателна обратна връзка, при която повишаващите се нива на хормона инхибират по-нататъшното му освобождаване.

Хипофизната жлеза се намира в основата на мозъка. Предната хипофиза получава сигнали от хипоталамуса и произвежда шест хормона. Задната част на хипофизата е продължение на мозъка и освобождава хормони (антидиуретичен хормон и окситоцин), произведени от хипоталамуса. Щитовидната жлеза се намира в шията и е съставена от два дяла. Щитовидната жлеза произвежда хормоните тироксин и трийодтиронин. Щитовидната жлеза също произвежда калцитонин. Паращитовидните жлези лежат на задната повърхност на щитовидната жлеза и произвеждат паратиреоиден хормон.

Надбъбречните жлези са разположени в горната част на бъбреците и се състоят от надбъбречната кора и надбъбречната медула. Кората на надбъбречната жлеза произвежда кортикостероиди, глюкокортикоиди и минералокортикоиди. Медулата на надбъбречната жлеза е вътрешната част на надбъбречната жлеза и произвежда епинефрин и норепинефрин.

Панкреасът лежи в корема между стомаха и тънките черва. Клъстерите от ендокринни клетки в панкреаса образуват островчета Лангерханс, които съдържат алфа клетки, които освобождават глюкагон и бета клетки, които освобождават инсулин. Някои органи притежават ендокринната активност като вторична функция, но имат друга основна функция. Сърцето произвежда хормона предсърден натриуретичен пептид, който функционира за намаляване на обема на кръвта, налягането и концентрацията на Na +. Стомашно-чревният тракт произвежда различни хормони, които подпомагат храносмилането. Бъбреците произвеждат еритропоетин. Тимусът произвежда хормони, които подпомагат развитието на имунната система. Гонадите произвеждат стероидни хормони, включително тестостерон при мъжете и естроген и прогестерон при жените. Мастната тъкан произвежда лептин, който насърчава сигналите за ситост в мозъка.

Упражнения

  1. Гуша, заболяване, причинено от йоден дефицит, води до неспособност на щитовидната жлеза да образува Т3 и Т4. Тялото обикновено се опитва да компенсира, като произвежда по-големи количества TSH. Кои от следните симптоми очаквате да предизвика гуша?
    1. Хипотиреоидизъм, водещ до наддаване на тегло, чувствителност към студ и намалена умствена активност.
    2. Хипертиреоидизъм, водещ до загуба на тегло, обилно изпотяване и повишен пулс.
    3. Хипертиреоидизъм, водещ до наддаване на тегло, чувствителност към студ и намалена умствена активност.
    4. Хипотиреоидизъм, водещ до загуба на тегло, обилно изпотяване и повишен пулс.
  2. Повечето от хормоните, произведени от предната част на хипофизата, изпълняват каква функция?
    1. регулират растежа
    2. регулират цикъла на съня
    3. регулират производството на други хормони
    4. регулират обема на кръвта и кръвното налягане
  3. Каква е функцията на хормона еритропоетин?
    1. стимулира производството на червени кръвни клетки
    2. стимулира мускулния растеж
    3. причинява реакция борба или бягство
    4. причинява производството на тестостерон
  4. Кои жлези с вътрешна секреция са свързани с бъбреците?
    1. щитовидната жлеза
    2. хипофизни жлези
    3. надбъбречни жлези
    4. половите жлези
  5. Какво е сходство и разлика между екзокринна жлеза и ендокринна жлеза?
  6. Опишете как хормоналните рецептори могат да играят роля при въздействието върху размера на отговорите на тъканите към хормоните.
  7. Много хормонални системи регулират функциите на тялото чрез противоположни хормонални действия. Опишете как противоположните хормонални действия регулират нивата на глюкоза в кръвта?

Отговори

  1. A
  2. ° С
  3. A
  4. ° С
  5. Клетките както на екзокринната, така и на ендокринната жлеза произвеждат продукт, който ще се секретира от жлезата. Екзокринната жлеза има канал и отделя своя продукт от външната страна на жлезата, а не в кръвта. Ендокринната жлеза отделя своя продукт в кръвта и не използва канал.
  6. Броят на рецепторите, които реагират на хормон, може да се промени, което води до повишена или намалена чувствителност на клетките. Броят на рецепторите може да се увеличи в отговор на повишаващите се нива на хормоните, наречени регулиране, което прави клетката по-чувствителна към хормона и позволява по-голяма клетъчна активност. Броят на рецепторите може също да намалее в отговор на повишаващите се нива на хормоните, наречени регулиране надолу, което води до намалена клетъчна активност.
  7. Нивата на глюкозата в кръвта се регулират от хормони, произвеждани от панкреаса: инсулин и глюкагон. Когато нивата на глюкозата в кръвта се повишават, панкреасът отделя инсулин, който стимулира усвояването на глюкоза от клетките. Когато нивата на глюкозата в кръвта намаляват, панкреасът освобождава глюкагон, който стимулира освобождаването на съхранената глюкоза от черния дроб в кръвния поток.

Терминологичен речник

Разрешително

Концепции на биологията - 1-во канадско издание от Чарлз Молнар и Джейн Гаир е лицензиран под Creative Commons Attribution 4.0 International License, освен ако не е посочено друго.