Эндокринная система

Организм регулирует свою работу двумя системами, и в задании почти всегда просят их сравнить.

Нервная регуляция: сигнал идёт по нервному волокну в виде электрического импульса. Она быстрая (доли секунды), точная (адресована конкретной мышце или железе) и кратковременная.

Гуморальная регуляция: сигналом служит химическое вещество, разносимое кровью. Она медленная (секунды и минуты), неточная (гормон достигает всех органов, а отвечают только те, у кого есть к нему рецепторы) и длительная.

Зачем нужны обе, понятно из примера. Отдёрнуть руку от горячего надо за доли секунды — тут работает нервный путь. А перестроить обмен веществ на зиму или обеспечить рост организма в течение лет нельзя импульсом — тут нужен гормон.

Системы не разделены: их объединяет гипоталамус, отдел промежуточного мозга. Он получает нервные сигналы и в ответ управляет гипофизом — главной эндокринной железой. Поэтому правильная формулировка на экзамене — нейрогуморальная регуляция, единая система, а не две независимые.

Что такое гормон. Это биологически активное вещество, выделяемое железой внутренней секреции прямо в кровь. Три его свойства стоит назвать: действует в ничтожно малых количествах; обладает специфичностью — влияет только на клетки-мишени, имеющие к нему рецепторы; быстро разрушается, поэтому регуляция может быть гибкой.

Три типа желёз — различие, которое проверяют в каждом варианте:

— внешней секреции имеют протоки и выделяют секрет наружу или в полость органа: потовые, сальные, слюнные, слёзные, печень; — внутренней секреции протоков не имеют и выделяют гормоны прямо в кровь: гипофиз, щитовидная, надпочечники, эпифиз; — смешанной секреции делают и то и другое: поджелудочная (пищеварительный сок в двенадцатиперстную кишку, а инсулин и глюкагон в кровь) и половые железы (половые клетки и половые гормоны).

Прежде чем говорить о гормонах, надо развести три типа желёз — их путают чаще всего, и именно на этом строят задания на соответствие.

Железы внешней секреции (экзокринные). Имеют выводные протоки и выделяют секрет на поверхность тела или в полость органа, а не в кровь. К ним относятся потовые, сальные, слюнные, слёзные железы, железы желудка и кишечника, печень (выделяет желчь в двенадцатиперстную кишку). Их секрет — не гормон, а пищеварительный сок, пот, желчь.

Железы внутренней секреции (эндокринные). Протоков нет, секрет выделяется прямо в кровь и разносится по всему телу. Это гипофиз, эпифиз, щитовидная железа, паращитовидные железы, надпочечники, вилочковая железа (тимус). Их секрет и есть гормоны — биологически активные вещества, действующие в ничтожно малых концентрациях.

Железы смешанной секреции. Работают и так и так. Их всего две, и на экзамене спрашивают именно их.

- Поджелудочная железа: как экзокринная выделяет по протоку в двенадцатиперстную кишку поджелудочный сок с ферментами (амилаза, липаза, трипсин); как эндокринная выделяет в кровь инсулин (бета-клетки островков Лангерганса) и глюкагон (альфа-клетки). - Половые железы (семенники и яичники): как экзокринные образуют половые клетки — сперматозоиды и яйцеклетки; как эндокринные выделяют в кровь половые гормоны — тестостерон, эстрогены, прогестерон.

Почему это работает на экзамене. Формулировка «имеет выводные протоки» в задании на соответствие однозначно указывает на экзокринную или смешанную железу; «выделяет секрет непосредственно в кровь» — на эндокринную или смешанную. Если в характеристике есть обе черты, речь идёт о поджелудочной или о половых железах.

Экзамен спрашивает не гормон сам по себе, а связку железа — гормон — нарушение. Разберём по железам.

Гипофиз — «дирижёр» эндокринной системы: его гормоны управляют работой других желёз. Собственный важный гормон — гормон роста. Его избыток в детстве даёт гигантизм, недостаток в детстве — карликовость (при нормальных пропорциях тела и нормальном умственном развитии), а избыток у взрослого, когда рост костей в длину уже невозможен, — акромегалию: разрастание кистей, стоп, нижней челюсти, надбровных дуг.

Щитовидная железа выделяет тироксин, содержащий йод; он регулирует интенсивность обмена веществ.

— Избыток (гиперфункция) — базедова болезнь: обмен ускорен, человек худеет при повышенном аппетите, сердцебиение учащено, характерны раздражительность и пучеглазие. — Недостаток у взрослого — микседема: обмен замедлен, отёчность, вялость, сонливость, прибавка в весе. — Недостаток с рождения — кретинизм: задержка роста и умственного развития. Именно поэтому щитовидную железу проверяют у новорождённых. — Отдельный случай — эндемический зоб: железа разрастается, пытаясь компенсировать нехватку йода в воде и пище. Это не избыток и не недостаток гормона по вине железы, а дефицит сырья, и лечится он йодированной солью. Различать зоб и базедову болезнь — типовое задание.

Паращитовидные железы регулируют обмен кальция и фосфора; при их недостаточности возникают судороги.

Надпочечники дают адреналин — гормон стресса: учащает сердцебиение, повышает давление, расширяет зрачки и бронхи, повышает уровень глюкозы в крови, перераспределяет кровь к мышцам. Его действие совпадает с эффектами симпатической нервной системы, и это не совпадение: адреналин её химический дублёр. Кора надпочечников вырабатывает гормоны, регулирующие обмен солей и углеводов и противовоспалительное действие.

Поджелудочная железа — инсулин и глюкагон, работающие в противоположных направлениях. Инсулин снижает уровень глюкозы в крови, помогая клеткам её усваивать и запасать в виде гликогена; глюкагон повышает, расщепляя гликоген. Недостаток инсулина вызывает сахарный диабет: глюкоза накапливается в крови, выводится с мочой, клетки при этом голодают. Логика ответа: сахар в крови есть, а в клетку не попадает — вот почему больной худеет и слабеет при высоком сахаре.

Половые железы — гормоны, определяющие вторичные половые признаки и регулирующие размножение.

Принцип обратной связи. Он объясняет, почему система не идёт вразнос: избыток гормона в крови тормозит работу железы, недостаток — усиливает. Именно так поддерживается постоянство внутренней среды, то есть гомеостаз.

Разберём железы по порядку, держа в голове схему ответа: железа → гормон → что он делает → что бывает при недостатке и избытке. Именно в таком виде материал спрашивают и в задании 14 (соответствие), и в задании 25 (объяснение).

Гипофиз — главная железа, «дирижёр»: его гормоны управляют работой других желёз. Передняя доля вырабатывает гормон роста (соматотропин), а также тропные гормоны, подстёгивающие щитовидную железу, надпочечники и половые железы. Задняя доля выделяет антидиуретический гормон (вазопрессин), который усиливает обратное всасывание воды в почечных канальцах, и окситоцин. Избыток гормона роста в детстве даёт гигантизм, во взрослом возрасте — акромегалию (разрастание кистей, стоп, костей лица); недостаток в детстве — карликовость при сохранении пропорций тела и умственного развития. Недостаток антидиуретического гормона вызывает несахарный диабет: почки перестают возвращать воду, и человек теряет литры мочи в сутки, испытывая сильную жажду.

Щитовидная железа вырабатывает тироксин, содержащий йод. Тироксин повышает интенсивность обмена веществ и теплопродукцию, ускоряет работу сердца, влияет на развитие нервной системы. Недостаток во взрослом возрасте — микседема (вялость, отёчность, сонливость, замедленный обмен); недостаток в детстве — кретинизм (задержка роста и умственного развития). Избыток — базедова болезнь (пучеглазие, зоб, учащённое сердцебиение, раздражительность, похудание при повышенном аппетите). При нехватке йода в пище и воде железа разрастается, пытаясь компенсировать нехватку, — так возникает эндемический зоб; именно поэтому в районах с бедными йодом почвами соль йодируют.

Паращитовидные железы регулируют обмен кальция и фосфора; при недостатке их гормона возникают судороги.

Надпочечники. Мозговое вещество выделяет адреналин — гормон быстрой мобилизации: учащает и усиливает сокращения сердца, сужает сосуды кожи и внутренних органов, расширяет сосуды сердца и мышц, расширяет бронхи и зрачок, усиливает распад гликогена до глюкозы. Корковое вещество вырабатывает кортикостероиды, влияющие на обмен веществ и водно-солевой баланс.

Поджелудочная железа. Инсулин — единственный гормон, который снижает уровень глюкозы в крови: он повышает проницаемость мембран клеток для глюкозы и запускает превращение её избытка в гликоген печени и мышц. Глюкагон действует противоположно: расщепляет гликоген и повышает уровень глюкозы. Недостаток инсулина — сахарный диабет.

Половые железы вырабатывают гормоны, определяющие развитие вторичных половых признаков и регулирующие созревание половых клеток.

Задание 25 нередко формулируют так: «В чём различие нервной и гуморальной регуляции?» Ответ требуется парами, и различий должно быть не меньше четырёх.

По способу передачи сигнала. Нервная регуляция передаёт сигнал нервным импульсом по нервным волокнам; гуморальная — химическим веществом (гормоном) через кровь.

По скорости. Нервный импульс идёт со скоростью до 120 м/с, ответ наступает за доли секунды. Гормон разносится током крови, и на это уходят секунды, минуты, а иногда часы.

По точности адресации. Нервный сигнал приходит к конкретному органу или мышце — туда, куда подходит нерв. Гормон разносится по всему телу, но действует только на те клетки, у которых есть подходящие рецепторы. Это важное уточнение: избирательность гуморальной регуляции обеспечивается не адресом доставки, а чувствительностью клетки-мишени.

По длительности. Нервный ответ краткий, прекращается вместе с сигналом. Гормональный ответ длительный: гормон остаётся в крови и продолжает действовать после того, как вызвавшая его причина исчезла.

Почему нужны обе. Быстрые ответы — отдёрнуть руку, сохранить равновесие, изменить ритм дыхания — требуют скорости, и это работа нервной системы. Длительные перестройки — рост, половое созревание, поддержание уровня глюкозы, реакция на длительный стресс — требуют устойчивого сигнала, и это работа гормонов. Обе системы объединены в нейрогуморальную регуляцию: центральное звено здесь гипоталамус, который получает нервные сигналы и управляет гипофизом, а тот — остальными железами.

Пример, который стоит уметь развернуть. При испуге сигнал из мозга по нервным волокнам мгновенно доходит до надпочечников, и они выбрасывают в кровь адреналин. Дальше действует уже гуморальное звено: сердце бьётся чаще, сосуды кожи сужаются, бронхи расширяются, гликоген печени распадается до глюкозы. Нервный путь дал скорость, гуморальный — продолжительность: сердцебиение сохраняется и через несколько минут после того, как опасность миновала.

Сахарный диабет — самый частый сюжет линии 25 по эндокринной системе, потому что на нём проверяется понимание сразу нескольких механизмов. Разберём его целиком.

Что происходит. При диабете первого типа бета-клетки островков поджелудочной железы разрушаются и инсулина не хватает. Инсулин — единственный гормон, снижающий уровень глюкозы: он повышает проницаемость клеточных мембран для глюкозы и запускает превращение её избытка в гликоген. Без инсулина глюкоза остаётся в крови, а в клетки почти не попадает.

Отсюда первый парадокс: глюкозы в крови много, а клетки голодают. Мышцы, жировая ткань и печень не могут взять глюкозу без инсулина, поэтому организм переключается на другие источники энергии — расщепляет жиры и белки. Именно поэтому больной худеет, несмотря на повышенный аппетит и высокий уровень сахара в крови. Эту связку в ответах ждут дословно.

Второй эффект: глюкоза появляется в моче. В норме вся глюкоза, прошедшая фильтрацию, обратно всасывается в извитых канальцах нефрона, и во вторичной моче её нет. При диабете концентрация глюкозы в крови превышает возможности обратного всасывания, и часть её остаётся в моче.

Третий эффект: обильное мочеиспускание и жажда. Глюкоза в первичной моче удерживает воду осмотически, поэтому обратное всасывание воды снижается и объём мочи растёт. Организм теряет жидкость, обезвоживается, и возникает сильная жажда. Так одно нарушение разворачивается в цепочку симптомов.

Чем отличается несахарный диабет. Название похоже, а причина совсем другая: при несахарном диабете не хватает антидиуретического гормона задней доли гипофиза. Без него почки не возвращают воду, и человек теряет до нескольких литров мочи в сутки, но уровень глюкозы при этом нормален и в моче её нет. Различать эти два состояния — типичный вопрос.

Как лечат и почему именно так. Инсулин вводят только инъекцией, потому что он белок: попав в желудок и кишечник, он был бы расщеплён пищеварительными ферментами до аминокислот и утратил бы действие. Это объяснение тоже спрашивают, и оно проверяет понимание того, что гормон-белок и гормон-стероид ведут себя по-разному.