У человека может быть от 2 до 12 пар паращитовидных желез. Обычно (при наличии 2 пар) верхняя пара находится на границе верхней и средней доли щитовидной железы, а нижняя – на уровне ее нижней третьей доли. Паращитовидные железы могут располагаться ниже щитовидной железы по боковым поверхностям трахеи или встраиваться в ее ткань.
Функциями паращитовидных желез являются регуляция кальциевого и фосфорного обмена и контроль содержания ионов кальция и фосфора в крови, осуществляемый с помощью гормона витамина D и паратгормона. Последний взаимодействует с тиреокальцитонином щитовидной железы: первый повышает уровень кальция в крови, а второй понижает его. В результате этого содержание кальция в крови сохраняется на нужном уровне.
Патология функции паращитовидных желез проявляется ее снижением (гипопаратиреоз) или повышением (гиперпаратиреоз).
Поджелудочная железа
Поджелудочная железа – непарное образование, относящееся к пищеварительной системе организма. Свое название она получила по месту расположения – позади задней стенки желудка. Железа имеет форму уплощенного и суживающегося тяжа и состоит из 3 отделов: головы, хвоста и тела. Общая длина – 14–23 см. Ширина головы колеблется от 3 до 7,5 см, хвоста – от 0,5 до 3,5 см, а тела – от 2 до 5 см. Вес железы составляет 60-115 г. Тонкая капсула, покрывающая железу, проникает в орган и делит его на дольки.
Поджелудочная железа, как уже было сказано, выполняет функции внутренней и внешней секреции. В первом случае (эндогенном) она выделяет в кровь полипептидные гормоны, которые вырабатываются панкреатическими островками (островками Лангерганса). В альфа-клетках эндокринной части поджелудочной железы продуцируется глюкагон, в бета-клетках – инсулин, а в дельта-клетках – соматостатин. Инсулин регулирует углеводный, белковый и жировой обмен в организме. Глюкагон обладает свойствами, противоположными инсулину, а также стимулирует его секрецию. Соматостатин влияет на инсулин, гормон роста и глюкагон, подавляя их выработку. Во втором случае (экзогенном) железа выделяет в двенадцатиперстную кишку сок, состоящий из ферментов, расщепляющих белки, жиры и углеводы, поступающие в организм с пищей.
Самыми распространенными нарушениями функции поджелудочной железы являются сахарный диабет (снижение активности), гиперинсулизм (повышение) и панкреатит (недостаточность).
Мадпочечниковые железы
Надпочечниковые железы (надпочечники) – парные образования, расположенные в забрюшинной области над верхними полюсами почек. По форме они напоминают треугольники или цилиндры со сглаженными вершинами и состоят из 2 слоев: наружного, который называют корковым, и внутреннего – мозгового. Формирование сетчатой, клубочковой и пучковой зон коркового слоя надпочечников происходит в течение первых 3 лет жизни. Длина надпочечника взрослого человека составляет 30–70 мм, ширина – до 35 мм, толщина – 3–8 мм. Вес обычно не превышает 14 г, но 80 % его приходится на корковое вещество. Железы имеют переднюю, заднюю и нижнюю поверхности и хорошо снабжаются кровью.
Основная функция надпочечников – регуляция водно-солевого обмена. Они обладают способностью только к внутренней секреции, то есть вырабатывают гормоны в корковом и мозговом слое и выбрасывают их в кровь. Корковое вещество (точнее, его зоны) продуцирует стероидные гормоны, которые называют кортикостероидами. Клетки клубочковой зоны выделяют регулирующие минеральный обмен стероиды – минералокортикоиды. Клетки пучковой зоны продуцируют глюкокортикоиды, контролирующие обмен белков, углеводов и жиров. Клетки сетчатой зоны синтезируют гормоны-предшественники андрогенов.
Мозговое вещество надпочечников синтезирует и выделяет в кровь адреналин и норадреналин, которые обладают свойством сужать кровеносные сосуды и повышать артериальное давление, регулировать углеводный и жировой обмен, повышать уровень холестерина и вызывать быструю адаптацию организма в условиях стресса. Адреналин синтезируется в ответ на различные раздражители и считается эмоциональным гормоном и медиатором стресса. Норадреналин известен как медиатор нервных процессов симпатического отдела нервной системы.
Нарушение функции надпочечников может быть вызвано заболеваниями надпочечниковых желез и нарушением их регуляции, которая осуществляется передней долей гипофиза.
Половые железы
Половые железы (гонады) – парные органы, продуцирующие половые клетки (гаметоциты). У женщин это яичники, в которых созревают яйцеклетки, а у мужчин – яички, где развиваются сперматозоиды.
Длина яичка взрослого мужчины составляет 4,5 см, ширина – 3 см, вес – 20–30 г. Яички сочетают функции внутренней и внешней секреции – вырабатывают сперматозоиды и синтезируют мужские половые гормоны (андрогены). Под действием андрогенов появляются и развиваются первичные и вторичные мужские половые признаки.
Размер яичников зависит от возраста женщины и их активности. В репродуктивном возрасте их длина в среднем составляет 4 см, ширина – 2 см, а вес – 6–8 г. Они, как и яички, выполняют внешнесекреторную и внутрисекреторную функции – обеспечивают образование и созревание яйцеклетки и вырабатывают женские половые гормоны (эстрогены), способствующие формированию первичных и вторичных женских половых признаков. В яичниках продуцируется прогестерон – гормон, обеспечивающий нормальное течение беременности.
Деятельность половых желез регулируют гипоталамус и гипофиз.
Нарушения функции половых желез довольно многообразные и обусловлены не только гормональной функцией, но и состоянием центральной нервной системы.
Предстательная железа
Предстательная железа (простата) – непарное образование шаровидной формы, расположенное в передней части малого таза под мочевым пузырем, входящее в мужскую половую систему. Длина простаты составляет 4 см, ширина – 3 см, а вес – 16 г.
Эта железа сочетает функции внутренней и внешней секреции, продуцируя андрогены, поддерживая сперматогенез и обеспечивая продвижение сперматозоидов по семявыносящим протокам и эякуляцию. Основная ее функция – выработка секрета спермы, или простатического сока. Секреторная деятельность простаты с возрастом снижается и угасает. Регуляция ее функции осуществляется нервной и эндокринной системами.
Нарушениями функции предстательной железы занимается урология.
Условно эндокринные железы
К условно эндокринным железам относятся почки, выполняющие выделительную функцию. В них продуцируется гормон эритропоэтин, который стимулирует образование эритроцитов в костном мозге. Юкстагломерулярный аппарат почек выделяет в кровь ренин – гормон, при участии которого образуется ангиотензин, регулирующий тонус стенок кровеносных сосудов.
В последнее время ученые установили, что сердце тоже является эндокринной железой. В предсердии осуществляется синтез натрийуретического гормона, оказывающего влияние на выделение почками натрия.
Детское место, или плацента, относится к временно функционирующим органам эндокринного характера. Здесь синтезируются гормоны, обеспечивающие нормальное протекание беременности.
Центральная нервная система продуцирует особые вещества – эндорфины и энкефалины, которые являются нейроэндокринными пептидами, или нейрогормонами. В связи с тем, что данные гормоны оказывают обезболивающее действие и производят эффект морфина, их часто называют эндогенными опиатами или морфоподобными пептидами.
В эндокринную систему входит самая крупная железа внутренней секреции – щитовидная, но ее анатомия, физиология и механизм действия секретируемых гормонов будут рассмотрены отдельно.
Щитовидная железа, анатомия, физиология и функции
Щитовидная железа является железой внутренней секреции, вырабатывающей ряд специфических гормонов, необходимых для поддержания гомеостаза. Ее название возникло от греческого слова thyroidea, что в переводе означает "щит". Действительно, она как бы защищает своим щитом гортань и верхние дыхательные органы. Международное название щитовидной железы – тиреоидная железа. Она имеет форму бабочки с расправленными крыльями или подковы.
История исследования щитовидной железы
Письменные источники свидетельствуют, что о существовании щитовидной железы было известно задолго до нашей эры, но авторы древних медицинских трактатов ограничивались только описанием патологий (кретинизма, зоба) и не связывали заболевания с нарушением функции щитовидной железы. Самые ранние упоминания о зобе содержатся в книге "Хуан-Ти-Ней-Чин", написанной в 2697 (2597) г. до н. э. Известно, что в Древнем Китае для лечения данных заболеваний успешно использовали морские водоросли, насыщенные йодом.
Существуют работы Цельсия и Гиппократа, в которых изложены симптомы зоба, но только во II в. н. э. Гален впервые воспроизвел морфологическое описание эндокринной железы, рассматривая ее как часть голосового аппарата. Более полно орган был изучен А. Везалием (1543 г.). В 1656 г. эндокринное образование впервые было названо Т. Вартоном щитовидной железой. Длительное время (до середины XIX в.) ее функция и роль в процессе жизнедеятельности организма, оставались неопределенными. Ученые предполагали, что данная железа выделяет специальные вещества, предназначенные для органов трахеи и голосового аппарата, или отводили ей определенную роль в работе кровеносной системы как сосудистого органа, препятствующего избыточному поступлению крови в головной мозг.
Интенсивное изучение щитовидной железы началось в XIX в. Впервые гипотеза о свойственной этой железе внутренней секреции была подтверждена исследованиями Т. Кинга в 1836 г. В середине XIX в. были проведены операции по ее удалению и опубликованы материалы по изучению состояния больных. В 1880 г. В. Галл описал симптомы и клинику микседемы, вызванной патологией функции щитовидной железы. В 1892 г. для лечения этого заболевания Т. Мерреем, Дж. Фоксом и Ф. Макензи была предложена заместительная терапия фрагментами ткани щитовидной железы. И только в конце XIX в. (1896 г.) немецкий биохимик Е. Бауман установил взаимосвязь между недостатком йода в организме и деятельностью эндокринного органа и доказал, что йод секретируется в щитовидной железе.
Тиреоидный гормон тироксин, выделяемый ею, был получен в 1915 г. Э. Кендаллом, а расшифровка его химической структуры и синтез были осуществлены Дж. Харрингтоном и Дж. Бартером в 1927 г. Во 2-й половине XX в. Дж. Гросс и А. Пит-Риверс открыли новый гормон щитовидной железы – трийодтиронин, обладающий более высоким уровнем биологической активности.
О йоде и его значении для нормального функционирования щитовидной железы следует знать некоторые подробности.
Йод и его свойства
Иод (лат. Iodum, Jodum) является одним из элементов периодической системы Д. И. Менделеева и принадлежит к галогенам – химическим элементам, существующим в природе исключительно в виде солей.
Он был открыт в 1811 г. французским химиком Б. Куртуа. Проводя опыт и подвергая нагреванию золу морских водорослей, смешанную с серной кислотой, он обратил внимание на выделяющийся фиолетовый пар, который оседал вокруг него в виде черно-серых блестящих кристаллов. Окраска пара дала название новому элементу. Позже, в 1813 г. знаменитый Ж. Л. Гей-Люссак и английский химик Г. Дэви придали ему статус химического элемента. Данный элемент в медицине и биологии называют йодом, в химии – иодом, чем объясняется его двойное написание.
При нормальной температуре йод испаряется, а при слабом нагревании возгоняется и оседает в виде кристаллов. Он плохо растворим в воде, но активен в органических растворителях. При взаимодействии с бескислородными растворителями жидкость приобретает фиолетовый цвет, а с кислородосодержащими – бурый. Йод адсорбируется на крахмале и придает ему темно-синюю окраску.
Для данного элемента характерна переменная валентность – степень окисления. Он образует иодиды, иодаты, иодноводородную, иодноватистую, йодистую, йодноватую и йодную кислоты. Элементарный йод является сильным окислителем.
Иод содержится в земной коре (в мантии и магме), а также в образованных из них базальтах и гранитах. Основные запасы этого элемента сосредоточены в биосфере. Так называемым биогенным резервуаром его концентрации является Мировой океан, особенно морские организмы – водоросли, губки и др. В 1 м3 воздуха приморского побережья содержится около 50 мкг йода.
В биосфере регулярно осуществляется йодообмен. Сначала соединения йода, испаряясь с поверхности океанов и морей, поднимаются в атмосферу и ветрами разносятся по континентам. Из атмосферы они легко поглощаются органическими веществами, содержащимися в почвах и морском иле (адсорбция). Из почвы йод забирают растения и выделяют его в окружающую среду, а затем он оседает на водных поверхностях и возвращается в океан.
При наслоении иловых осадочных пород происходит обратный процесс (десорбция), в результате которого определенная часть соединений йода проникает в подземные воды и способствует образованию минеральных вод, имеющих название йодобромных. Содержание йода в 1 л таких вод составляет более 100 мг.
Как химическому элементу ему свойственны рассеянность и подвижность. Рассеянность в биосфере проявляется многообразием форм соединений, а подвижность характеризуется неравномерностью распределения в природе. Последнее свойство играет важнейшую роль в жизнедеятельности живых организмов, так как нарушения их нормального функционирования возникают при низкой концентрации данного элемента в географических зонах. Снижение концентрации соединений йода обуславливают несколько факторов:
1) отдаленность от морей и океанов, превращающая внутриконтинентальные районы в обедненные йодом зоны (количество йода в атмосфере горных и континентальных областей составляет всего 0,2–1 мкг);
2) природный рельеф местности – в равнинных районах содержание йода в биосфере выше, чем в высокогорных, так как горные массивы препятствуют воздействию морских ветров;
3) особые свойства почв и вод, которые способствуют накоплению элемента (щелочные) или приводят к его выносу (кислотные).
Концентраторы йода – морские водоросли (ламинария, фукус, филлофора) – накапливают до 1 % йода, а морские губки – до 8,5 %.
В организм человека йод поступает с пищей, водой и воздухом. Всасывание этого элемента происходит частично в тонком кишечнике и мышцах, но основное количество сосредотачивается в щитовидной железе, где при его участии осуществляются биосинтез тиреоидных гормонов, влияющих на обмен веществ, сердечно-сосудистую, нервную и половую системы, накопление энергии, сохранение устойчивости иммунитета и поддержание гомеостаза. Иод выделяется почками, молочными и слюнными железами.
Суточная потребность человека в нем составляет 3 мкг на 1 кг массы. Данный показатель возрастает при беременности, быстром росте и переохлаждении.
Йод является токсичным веществом. Его пары ядовитые и вызывают раздражение слизистых оболочек, насморк, головную боль и отек легких. Попадание на слизистую оболочку сопровождается болью в глазах, слезотечением и покраснением кожи. Продолжительный прием препаратов йода и повышенная чувствительность к нему могут стать причиной йодизма – проявления перечисленных выше симптомов. Противопоказано его применение при беременности, туберкулезе легких, пиодермии, диатезах, крапивнице и заболеваниях почек.
В медицине при проведении диагностических исследований по определению функционального состояния и лечения заболеваний щитовидной железы используют искусственно созданные радиоактивные изотопы йода, которые могут накапливаться в органе. Степень поглощения этого вещества определяет пониженную или повышенную функцию железы. Радиоактивный йод обычно быстро выделяют почки, но при лечении некоторых заболеваний, особенно злокачественных образований в сочетании с пониженной функцией, он может скапливаться в избытке, что неблагоприятно влияет на состояние здоровья.
Анатомия щитовидной железы
Щитовидная железа расположена в нижней части передней и боковых поверхностей шеи. Она состоит из 3 основных частей: 2 боковых долей и средней части, так называемого перешейка. Доли прилегают к трахее справа и слева, а перешеек, связывающий их, находится на передней поверхности гортани. Обычно правая доля железы несколько больше левой. В некоторых случаях перешеек может отсутствовать, и тогда доли связываются соединительнотканной перемычкой. От левой доли или перешейка может отходить кверху дополнительная пирамидальная доля, которая иногда достигает области подъязычной кости.
Длина долей составляет 4–6 см, ширина – 2–4 см, а толщина – 2 см. Ширина перешейка сохраняется в пределах 1 см.
Размеры щитовидной железы колеблются в зависимости от ее функционального состояния и степени кровенаполнения. У новорожденного она весит всего 1 г, к 1 году ее вес увеличивается в 2 раза, а к 25 годам он достигает 16–30 г. Бурный рост железы наблюдается в подростковом периоде. Ее объем у взрослого человека варьируется от 18 до 25 мл. Следует заметить, что вес и объем щитовидной железы у женщин несколько больше, чем у мужчин. Во время беременности происходит ее увеличение, а через 1 год после родов все возвращается к норме.
Щитовидная железа снабжена фиброзной капсулой. С помощью соединительных связок капсула железы фиксируется к гортани и трахее, поэтому при глотании она смещается вместе с ними.
Данная железа имеет разветвленную венозную и артериальную системы. Поступление крови происходит по верхним и нижним тиреоидным артериям, а отток крови и лимфы, насыщенных тиреоидными гормонами, – по венозным и лимфатическим сосудам. Вены щитовидной железы направляются к внутренним яремным и общим лицевым венам, а лимфатические сосуды – к шейным лимфатическим узлам.
Иннервация эндокринной железы осуществляется ветвями симпатических стволов и блуждающих нервов.
Структурной единицей железистой ткани долек щитовидной железы, в которой продуцируются гормоны, являются фолликулы – специфические пузырьки разнообразной формы, отделенные соединительной тканью и снабженные сетью кровеносных и лимфатических капилляров.
Стенки фолликулов состоят из клеток, вырабатывающих коллоид – густую слизистую гомогенную массу желтоватого цвета, заполняющую их просвет и содержащую тиреоглобулин (йодсодержащий белок). В диаметре они не превышают 1 мм. Поверхность фолликулярной клетки, обращенная к заполненному коллоидом пространству, снабжена ворсинками, соприкасающимися с коллоидной массой.
Фолликулярные клетки (А-клетки) щитовидной железы называют тиреоцитами, именно в них происходит выработка тиреоидных гормонов. Известны также парафолликулярные клетки щитовидной железы, или С-клетки, которые синтезируют тиреокальцитонин, регулирующий обмен кальция и фосфора в организме.
Физиология щитовидной железы
В нашем организме щитовидная железа является единственным органом, в котором синтезируются органические вещества, содержащие йод. Данный эндокринный орган вырабатывает 3 гормона, 2 из них являются йодсодержащими (тироксин и трийодтиронин), их синтез осуществляет обмен йода в организме, а 3-й гормон – тиреокальцитонин, не содержащий йода.
Процесс образования тиреоидных гормонов разделяется на несколько этапов.