Глава первая Эндокринная система
Знаете ли вы, что означает в биологическом смысле слово «о́рган» и что такое «система о́рганов»?
Подозреваю, что на этот вопрос почти все читатели ответят утвердительно.
Тогда вот вам другой вопрос – голова, рука и сердце являются органами?
Правильный ответ будет таким: из всего перечисленного органом является только сердце. Руки и ноги относятся к конечностям, обособленным от туловища парным придаткам тела. А голова – это часть тела, в которой находится несколько органов – головной мозг, глаза, язык и так далее.
Есть такой каверзный вопрос, который преподаватели анатомии любят задавать первокурсникам: «Ухо – это часть тела или конечность?».
На первый взгляд, ухо – вроде бы конечность, поскольку является обособленным от туловища парным придатком. Смешно? Но ведь логично же, не так ли?
На второй взгляд, ухо – вроде бы часть тела, поскольку оно выполняет сразу две функции: воспринимает звуковые колебания и обеспечивает способность удерживать равновесие (в ухе, если кто не в курсе, находится вестибулярный аппарат, орган, воспринимающий изменения положения головы и тела в пространстве, а также направление движения тела).
Но правильно будет назвать ухо органом. Сложным органом, выполняющим несколько функций. А то, что мы называем «ухом» в обиходе, то есть – ушная раковина, в анатомическом смысле является наружной частью органа под названием «ухо».
Так вот, давайте внесем ясность. Органом в биологии и медицине называется часть организма, выполняющая определенные функции, одну или несколько. У сердца, например, функция всего одна (если не вдаваться глубоко в научные дебри) – посредством сокращений обеспечивать ток крови по кровеносным сосудам. А у легких – несколько функций. Помимо своей основной функции – газообмена между атмосферным воздухом и кровью, легкие обеспечивают воздушный поток для создания звуков голоса, служат защитным барьером, который препятствует проникновению в организм возбудителей ряда инфекций, а также служат резервуаром для накопления крови, одним из так называемых «кровяных депо» или «депо крови». Сосуды легких легко растяжимы и вмещают довольно большое количество крови.
Совокупность органов, участвующих в выполнении одной общей функции, называют системой органов. Ключевые слова: «одной общей функции». Сердце и легкие не могут относиться к одной системе, поскольку один орган перекачивает кровь, а другой осуществляет газообмен. А вот легкие и трахея относятся к одной системе безусловно, поскольку выполняют общую функцию.
В организме человека различают следующие системы органов:
• нервную;
• эндокринную;
• пищеварительную;
• дыхательную;
• мочевыделительную;
• опорно-двигательную;
• покровную;
• кровеносную;
• лимфатическую;
• иммунную, включающую в себя помимо иммунной системы органы кроветворения;
• половую;
• сенсорную (органы чувств).
Все системы важны, все системы нужны, но есть две системы, которые условно можно назвать самыми главными – это нервная и эндокринная системы. «Самыми главными» они считаются потому, что регулируют и координируют работу других систем. Можно сказать, что нервная и эндокринная системы являются системами-руководителями, а остальные системы – исполнителями.
Как по-вашему – может ли один и тот же орган относиться к разным системам?
Может, конечно же может, если обладает соответствующими функциями. Так, например, мочеиспускательный канал (да, если кто не знает, то это – отдельный орган) у мужчин относится как к мочевыделительной, так и к половой системам.
Общий обзор систем органов на этом заканчивается.
Сейчас мы познакомимся поближе с эндокринной системой. Без этого знакомства у нас никакого разговора о гормонах не получится, а получится только пустопорожняя бессмысленная и беспредметная болтовня. Но ведь нам-то надо предметно и со смыслом, верно?
Эндокринная система состоит из желез внутренней секреции…
Стоп! Сразу возникает несколько вопросов.
Что такое железа внутренней секреции?
Бывают ли железы внешней секреции?
Если бывают, то чем железы внешней и внутренней секреции отличаются друг от друга?
Все очень просто.
На все три вопроса можно ответить одной фразой. Если железа имеет выводные протоки, по которым ее секрет выделяется наружу или в какую-то полость тела, то она относится к железам внешней секреции, если же не имеет, то относится к железам внутренней секреции.
Возникает четвертый вопрос: «Как, то есть – куда, выделяют свой секрет железы внутренней секреции, если у них нет протоков?»
Непосредственно в омывающую их кровь выделяют. Клетка выделяет выработанный секрет в межклеточное пространство, откуда он всасывается в кровь.
Отношения между клетками желез внутренней секреции и кровью можно сравнить с отношениями работника и работодателя. Работодатель-кровь обеспечивает клетки питанием, доставляя им кислород, глюкозу и другие нужные для жизнедеятельности вещества, а клетки вырабатывают гормоны, которые кровь у них забирает. Такое вот получается взаимовыгодное сотрудничество.
Молочная или слюнная железы – это железы внешней секреции, поскольку у них есть протоки. Щитовидная железа протоков не имеет и поэтому считается железой внутренней секреции.
Железы внешней секреции называют экзокринными. Это название образовано от греческих слов «экзо» – наружу и «крино» – выделяю. Железы внутренней секреции называют эндокринными, так как «эндо» означает внутрь. Отсюда и «эндокринология» – наука о железах внутренней секреции.
Эндокринная система состоит из следующих желез внутренней секреции:
• щитовидная железа;
• паращитовидные железы;
• вилочковая железа (тимус);
• гипофиз;
• гипоталамус;
• эпифиз;
• поджелудочная железа;
• надпочечники;
• параганглии;
• половые железы – яички (семенники) у мужчин и яичники у женщин.
Название большинства желез внутренней секреции известно и совершенно далеким от медицины людям – хотя бы раз, мельком, но слышали, а вот загадочное слово «параганглии» многие из читателей этой книги (если не подавляющее большинство) явно увидели впервые. Параганглии (это название в переводе с греческого означает «находящийся около нервного узла) представляют собой скопления клеток в нервных узлах и около крупных кровеносных сосудов.
Рис. 1. Эндокринная система
Среди эндокринных желез есть железы, которые одновременно являются как железами внутренней, так и внешней секреции, поскольку имеют выводящие протоки и вырабатывают несколько секретов. Такие железы называются железами смешанной секреции. К ним относятся поджелудочная железа, которая вырабатывает гормоны, поступающие в кровь, и пищеварительные ферменты, поступающие по протоку в двенадцатиперстную кишку, а также половые железы. В качестве эндокринных желез половые железы вырабатывают половые гормоны, а как железы внешней секреции – половые клетки (сперматозоиды и яйцеклетки).
А теперь ответьте вот на такой вопрос – что есть в любой системе, вне зависимости от ее предназначения, принадлежности и прочих факторов?
Затрудняетесь ответить? Тогда вот вам подсказка – слово, являющееся правильным ответом, начинается на букву «И».
Иерархия! Конечно же – иерархия, порядок подчиненности низших звеньев высшим. По иерархическому принципу эндокринные железы подразделяются на главные, которые называются центральными, и периферические. К главным относятся гипоталамус, эпифиз и гипофиз, которые осуществляют контроль за деятельностью всех прочих, периферических эндокринных желез.
Эндокринная система, как уже было сказано, одна из двух главных систем нашего (и не только нашего) организма. А гипоталамус, эпифиз и гипофиз – главные железы этой главной системы. Образно их можно назвать «сливками общества» или «элитными органами» организма. С одним лишь уточнением. Если гипофиз и эпифиз представляют собой органы, отдельные железы, то гипоталамус – это не орган, а участок промежуточного мозга.
Чтение научно-популярных книг сравнимо с прохождением через непроходимые дебри. Встретив очередное препятствие, нужно брать в руку мачете или какой-то другой аналог топора и прорубать путь дальше. То есть, встретив что-то непонятное, нужно сразу же получить объяснение, чтобы с полным пониманием продолжать чтение.
Итак, наш головной мозг состоит из пяти отделов – переднего, образованного большими полушариями, промежуточного, среднего, заднего и продолговатого мозга. Продолговатый, средний и промежуточный мозг составляют так называемый «ствол головного мозга», который словно шапкой покрыт двумя полушариями. Задний мозг включает в себя части, которые называются мозжечком и мостом.
Рис. 2. Головной мозг
В гипоталамусе находится более 30 скоплений нервных клеток, которые называются «ядрами гипоталамуса». Эти нервные клетки особенные. Они отличаются от прочих своих коллег, то есть – нервных клеток, способностью вырабатывать особые вещества, которые стимулируют или угнетают выработку гормонов гипофизом. «Стимуляторы» называются «либеринами» (то есть – освободителями), а «угнетатели» – статинами (название образовано от греческого слова «статос», означающего «неподвижный»). Гипоталамус представляет собой связующее звено между нервной и эндокринной системами организма. Он объединяет нервные и эндокринные механизмы регуляции в единую нейроэндокринную систему.
Рис. 3. Руководящий эндокринный триумвират
Гипофиз, железа внутренней секреции, расположенная у основания головного мозга, является связующим звеном между гипоталамусом и остальными железами эндокринной системы. Гипофиз очень мал (его масса у взрослого человека не превышает грамма), но про него с полным на то правом можно сказать «мал, да удал», потому что именно гипофиз передает «команды» от гипоталамуса к другим железам.
Если сравнить гипоталамус с верховным главнокомандующим, то гипофиз окажется в роли начальника генерального штаба.
Из-за «нерушимой» взаимосвязи гипоталамус с гипофизом обычно рассматривают как единую гипоталамо-гипофизарную систему, командный или, если хотите – управленческий аппарат эндокринной системы.
Счет гормонам, которые вырабатываются в гипофизе, идет на десятки. Среди них такие важные гормоны, как соматотропин или гормон роста, гонадотропины, стимулирующие секреторную деятельность половых желез, вазопрессин, который вызывает сокращение кровеносных сосудов и повышение артериального давления.
Эпифиз, также называемый «шишковидным телом» – это младший член руководящего эндокринного триумвирата. «Шишковидным телом» эпифиз назвали из-за его эллипсоидной формы, напоминающей еловую шишку. Подобно гипофизу, эпифиз имеет маленький размер – до 1 см в длину.
Гормоны, вырабатываемые эпифизом, оказывают тормозящее действие на развитие половых желез и на выработку ими половых гормонов. Также гормоны эпифиза влияют на секрецию некоторых гормонов в надпочечниках. В эпифизе вырабатывается гормон мелатонин, регулирующий деятельность организма соответственно суточному ритму. Вообще-то у мелатонина несколько функций и одной из них является угнетение выработки некоторых гормонов гипофиза, например – соматотропина. Таким образом младший член руководящего эндокринного триумвирата – эпифиз, воздействует на «вышестоящий» гипофиз. Возникает закономерный вопрос – почему так устроено, ведь деятельность гипофиза регулирует гипоталамус? Случайность это или некая закономерность? На самом деле ничего «случайного» в нашем организме не существует. В нашем организме все закономерно, логично и направлено на выживаемость в постоянно изменяющихся условиях внешней среды. Суть компенсаторных реакций (или, если хотите – компенсаторных возможностей) организма заключается в том, что функцию поврежденных органов и систем берут на себя другие структуры, не пострадавшие от действия повреждающего агента. Поэтому у многих органов есть «дублеры», выполняющие часть их функций. Например, эпифиз частично «подстраховывает» гипоталамус.
Щитовидная железа расположена в области шеи ниже гортани и перед трахеей. Эта железа формой напоминает бабочку. В сравнении с гипофизом и эпифизом щитовидная железа может считаться «великаном», поскольку ее вес у взрослого человека составляет от 15 до 25 г. Великан не великан, но это самая крупная эндокринная железа. Поджелудочная железа, правда, крупнее щитовидной, но она относится к железам смешанной секреции, а щитовидная является исключительно эндокринной железой.
В щитовидной железе вырабатываются два гормона – тироксин и трийодтиронин. По сути не два, а всего один, поскольку трийодтиронин является активной формой тироксина. Так часто бывает – гормон сначала вырабатывается, а потом активируется, то есть резко повышает свои биохимические свойства после присоединения к молекуле или отщепления от нее каких-то атомов.
Трийодтиронин стимулирует рост и развитие организма, регулирует некоторые процессы обмена веществ. Молекулы тироксина и трийодтиронина содержат атомы йода, поэтому для нормальной работы щитовидной железе постоянно требуется йод. Взрослому человеку в сутки необходимо около 200 микрограмм йода. При систематической нехватке йода функция щитовидной железы угнетается и развивается состояние (заболевание), называемое «гипотиреозом»[1]. С целью профилактики гипотиреоза следует регулярно употреблять в пищу продукты питания, богатые йодом, такие, например, как фейхоа, морская капуста, морская рыба, мясо кальмара.
Рис. 4. Щитовидная железа
Околощитовидные или паращитовидные («пара-» в переводе с греческого означает «около») железы представляют собой четыре небольшие, диаметром до 5 мм, можно сказать – крошечные, железы, расположенные позади щитовидной железы, по две с каждой стороны. Околощитовидные железы вырабатывают паратиреоидный гормон, регулирующий содержание кальция в крови. Кальций – очень важный для нас химический элемент. Уровень содержания кальция в крови имеет значение для нормальной работы нервной, сердечно-сосудистой и опорно-двигательной систем организма. При систематическом недостатке кальция возникают мышечные судороги, нарушается ритм сердечных сокращений, истончаются и становятся хрупкими кости, снижается память.
Тимус (или вилочковая железа) расположен в верхней части грудной клетки, сразу за грудиной. Тимус состоит из двух частей, которые могут просто прилегать друг к другу или же соединяться перемычкой. Масса тимуса взрослого человека составляет от 20 до 35 грамм. Название «вилочковая» эта железа получила благодаря тому, что формой она напоминает вилку с двумя зубцами.
Рис. 5. Расположение паращитовидных желез
Рис. 6. Тимус
В тимусе вырабатываются гормоны, ответственные за выработку «Т-лимфоцитов» (тимусовых лимфоцитов), одной из разновидностей клеток иммунной системы, борющихся с «интервентами» – чужеродными агентами, могущими нанести вред организму. При нарушении функции тимуса снижается иммунитет, поскольку вырабатывается меньше Т-лимфоцитов, а чем меньше бойцов, тем слабее армия.
Надпочечники – это парные эндокринные железы, расположенные, как следует из названия, над почками. Надпочечники имеют форму неправильной призмы и небольшие размеры – вес надпочечника взрослого человека колеблется от 8 до 12 грамм.
Рис. 7. Надпочечники
Надпочечники состоят из наружного коркового и внутреннего мозгового вещества.
Клетки коркового вещества вырабатывают несколько гормонов, имеющих различные функции. Например, гормоны кортизон и кортизол стимулируют образование глюкозы из жиров и аминокислот, угнетают воспалительные, иммунные и аллергические реакции, повышают возбудимость нервной системы. Гормон альдостерон регулирует водно-солевой обмен.
Клетки мозгового вещества надпочечников вырабатывают два очень важных гормона – адреналин (знакомое название, верно?) и норадреналин, которые создают условия для интенсивной мышечной работы путем повышения артериального давления, учащения сердечных сокращений, повышения содержания глюкозы в крови, расширения просвета бронхов и т. п. Иначе говоря, адреналин и норадреналин увеличивают снабжение мышц кислородом и глюкозой. Бронхи расширяются, увеличивая поступление воздуха в легких, следовательно, увеличивается газообмен между кровью и воздухом. Кровь получает из воздуха больше кислорода. Также в ней увеличивается содержание глюкозы. Вследствие увеличения числа сердечных сокращений увеличивается поступление к органам крови, богатой кислородом и глюкозой… Теперь вы понимаете, почему при стрессовых ситуациях выработка адреналина и норадреналина резко возрастает? Организм готовится к активным действиям – к сопротивлению или к бегству.
Рис. 8. Параганглии
Вот и дошли мы до таинственных параганглиев, которые, впрочем, уже перестали быть для нас с вами таинственными.
Клетки этих небольших эллипсовидных образований (длина параганглиев взрослого человека не превышает 8 мм) по строению и функциям схожи с клетками мозгового вещества надпочечников. В параганглиях вырабатываются адреналин и норадреналин.
Поджелудочная железа, как уже было сказано выше, относится к железам со смешанной секрецией. Скопления эндокринных клеток в поджелудочной железе называются «островками Лангерганса» по имени открывшего их немецкого ученого Пауля Лангерганса (1847–1888). Островков Лангерганса великое множество. У взрослого человека их количество доходит до миллиона. Эти островки вырабатывают несколько гормонов, наиболее важными из которых являются инсулин (еще одно знакомое всем название) и глюкагон.
Инсулин и глюкагон – антагонисты, то есть обладают противоположным действием. Глюкагон повышает содержание глюкозы в крови, а инсулин понижает его. При недостаточности инсулина или же при нарушении взаимодействия с клетками-мишенями развивается тяжелое заболевание – сахарный диабет.
Рис. 9. Островок Лангерганса. Видно, что он не соединен с системой протоков поджелудочной железы, потому что выделяет свои секреты непосредственно в кровь.
Антагонисты есть у большинства гормонов. В такой сложной системе, какой является наш организм, для регуляции какой-либо функции недостаточно только стимулятора или только «угнетателя» этой функции. Нужно, чтобы одновременно работали бы и стимулятор, и «угнетатель». Такая «двойная» регуляция более стабильна, то есть более надежна и более точна. А бывает и так, что какая-то важная функция регулируется целой группой гормонов.
Половые железы – мужские яички и женские яичники вырабатывают мужские и женские половые гормоны. Мужские половые гормоны называются «андрогенами», а женские – «эстрогенами». Не надо думать, что в яичках вырабатываются только андрогены, а в яичниках – только эстрогены. Андрогены и эстрогены вырабатываются как у мужчин, так и у женщин, но у мужчин вырабатывается больше андрогенов, чем эстрогенов, а у женщин – наоборот.
Самым «главным», то есть – наиболее важным, из андрогенов является тестостерон, который обеспечивает развитие первичных и вторичных мужских половых признаков, а также участвует в выработке мужских половых клеток – сперматозоидов. Самым «главным» из эстрогенов является эстрадиол, женский аналог тестостерона.
Во время беременности эндокринная система пополняется еще одним органом – плацентой. Плацента вырабатывает такие гормоны, как плацентарный лактоген, очень похожий на гормон роста, хорионический гонадотропин, пролактин, эстрогены, прогестерон, кортизол.
Лактоген, гонадотропин, пролактин, прогестерон, кортизол… Не пугайтесь непонятных и непривычных названий. Очень скоро они станут для вас такими же привычными, как, например, слова «борщ», «облако» или «тротуар».
Рис. 10. Дыхательная система
Рис. 11. Мочевыделительная система
Знакомство с эндокринной системой завершилось. Теперь вы имеете представление о предмете и сможете ответить на такой вопрос – чем эндокринная система отличается от других систем? Например – от дыхательной и мочевыделительной, которые изображены на рисунках.
Все остальные системы представляют собой условное целое, некую единую структуру, а органы и клетки эндокринной системы разбросаны по всему организму. В этом-то и отличие. Эндокринную систему объединяет кровь, в которую все клетки выделяют свою продукцию.
Чтение этой книги можно чередовать с чтением фантастического романа Александра Беляева «Человек, потерявший лицо», в котором рассказывается о применении достижений эндокринологии для изменения человеческого тела. Только читайте именно «Человека, потерявшего лицо», а не его переработанную версию под названием «Человек, нашедший свое лицо». Переработанная версия не так увлекательна и сильно идеологизирована.
С момента написания «Человека, потерявшего лицо» прошло девяносто лет. Вам будет интересно узнать, какой видели эндокринологию мечтатели на заре ее развития и какие проблемы надеялись решить с ее помощью. Но во время чтения отдавайте себе отчет в том, что вы читаете фантастический роман. О реальном положении дел в эндокринологии вам расскажет книга, которую вы сейчас держите в руках.
Официально годом рождения науки эндокринологии считается 1848 год, в котором британский врач Томас Аддисон начал изучать смертельно опасную болезнь, которую впоследствии назвали его именем. Но реальной датой рождения эндокринологии следует считать 1905 год, в котором британские же физиологи Уильям Бейлис и Эрнст Старлинг ввели понятие «гормон». Без этого понятия эндокринологию нельзя было считать полноценной научной дисциплиной, поскольку любая наука непременно должна иметь понятие своего предмета. Объектом эндокринологии является эндокринная система, а предметом – гормоны, невидимые глазом «посредники», управляющие процессами, протекающими в нашем организме.