Глава 11. Возрастные особенности эндокринной системы.

 

Развитие желез внутренней секреции происходит гетерохронно. Большинство гормонов начинает синтезироваться уже на 2-м месяце внутриутробного развития, другие обнаруживаются в организме поз­же: например, вазопрессин и окситоцин появляются у 4 – 5-месячного плода. Эффективность действия гормонов на процессы, происходящие в организме, зависит от двух условий: содержания гормонов в крови, которое должно быть выше порогового уровня, и наличия в клетках-мишенях рецепторов к гормо­нам. Эти условия в онтогенезе могут создаваться неодновременно.

Полученные к настоящему времени данные показывают, что эндокринная система плода достаточно автономна, и это очень важно для регуляции роста и развития плода.

В процессе развития эндокринной си­стемы особенно важно установление функциональных связей между отдель­ными железами. В ранний пренатальный период секреция гормонов периферичес­кими железами не связана с гормонами гипофиза. С появлением в клетках желез внутренней секреции рецепторов к гор­монам гипофиза между ним и железами начинают формироваться как прямые, так и обратные связи, но окончательно они устанавливаются после рождения ре­бенка. Большое влияние на становление нейроэндокринных отношений оказыва­ет гипоталамус. Гипоталамический кон­троль функций передней доли гипофиза обнаруживается уже после 3-го месяца эмбрионального развития. Гипоталамические нейрогормоны образуются не од­новременно. Их содержание достигает высокого уровня только у 5-месячного плода. К этому времени формируется гипоталамо-гипофизарная сосудистая сеть, или портальная система, через которую нервная и эндокринная системы взаимо­действуют друг с другом. Под воздействием мужских половых гормо­нов (андрогенов) между 5-м и 7-м меся­цами внутриутробного развития гипота­ламус развивается по мужскому типу, а без них — по женскому.

В постнатальном периоде развития эндокринная система иг­рает исключительно важную роль в процессах роста и развития организма. До начала полового созревания ведущая роль в разви­тии органов и систем организма принадлежит гормону роста, гор­монам щитовидной железы, инсулину, а затем половым гормонам. Многие гормоны, в том числе тиреоидные гормоны, андрогены и эстрогены, определяют начало и темпы полового созревания.

Гипофиз начинает функционировать с 9 – 10-й недели внут­риутробного периода. В частности эндокринные клетки передней доли уже на 7 – 9 неделе способны синтезировать гормоны. У новорожденных мальчиков его масса составляет 0,125 г, у девочек – 0,250 г. Размер данной железы не более 2,5 – 3 мм. На втором году жизни он начинает увеличиваться, особенно в возрасте 4 – 5 лет. К 10 годам масса гипофиза удваивается. До 11 лет рост гипофиза замедляется, а с 11 лет вновь ускоряется. Наибольший прирост массы гипо­физа наблюдается в период полового созревания. Так к 15 годам его масса утраивается (200 – 350 мг), а к 18-20 годам достигает максимума (500 – 650 мг). Диаметр гипофиза к 18 годам достигает 10 – 15 мм. После 60 лет гипофиз несколько уменьшается в размерах.

Соматотропный гормон (СТГ) определяется в гипофизе 9-недельного плода. В дальнейшем количество этого гормона увеличивается в 12 000 раз. В крови СТГ появляется на 12-й неделе внутриутробного развития, а у 5 – 8-месячных плодов его примерно в 100 раз больше, чем у взрослых. Концентрация СТГ к 3 – 5 годам постнатальной жизни достигает уровня взрослого человека. У новорожденных данный гормон участвует не только в контроле ростовых процессов, но и принимает также участие в иммунологической защите организма, оказывая влияние на лимфоциты.

Щитовидная железа развивается из выпячивания нижней части стенки глотки на 3 – 4-й неделе внутриутробного развития. На 7-й неделе в ней начина­ется формирование фолликулов, к 11-й неделе они уже способны накапливать йод, а в конце 3-го месяца начинается секреция тироксина в кровь. К этому мо­менту в крови имеется белок, связыва­ющий йод. У плода щитовидная железа чувствительна к стимулирующему дей­ствию тиреотропному гормону (ТТГ), а тиреоидные гормоны вли­яют на тиреотропную активность гипо­физа.

Гормоны щитовидной железы игра­ют важную роль в развитии плода, с ними связаны процессы роста и дифференцировки тканей, особенно ЦНС и нейроэндокринных регуляторных си­стем (гипоталамус – гипофиз – гона­ды, гипоталамус – гипофиз – надпо­чечники). При избытке или недостатке тиреоидных гормонов в пренатальном онтогенезе нарушаются развитие ЦНС и процесс окостенения. Недостаточная функция щитовидной железы плода мо­жет быть частично компенсирована гор­монами материнского организма, одна­ко после рождения ребенка дефицит гормонов становится опасным для его роста и развития и приводит к кретиниз­му. К моменту рождения щитовидная железа является функцио­нально активной.

В постнатальном развитии в соответ­ствии с продолжающимся морфологичес­ким созреванием функция щитовидной железы совершенствуется. У новорож­денного масса щитовидной железы колеб­лется от 1 до 5 г. Она несколько уменьша­ется к 6 мес, а затем начинается период быстрого ее увеличения, продолжающий­ся до 5 лет. С 6 – 7 лет скорость увеличе­ния массы щитовидной железы замедля­ется. В период полового созревания масса щитовидной железы вновь быстро увели­чивается и достигает размеров железы взрослого человека. Максимум активности щитовидной железы достигается в период с 21 года до 30 лет, после чего она постепенно снижается. Это обусловлено не только падением количества тиреотропного гормона гипофиза, но и понижением с возрастом чувствитель­ности к нему щитовидной железы. Чувствительность тканей к гормонам щитовидной железы с возрастом увели­чивается. В то же время интенсивность уже возникшей реакции у детей больше, чем у взрослых, что говорит о большей реактивности их тканей но отношении к гормонам щитовидной железы.

В пубертатном периоде в связи с ус­коренным увеличением массы щитовид­ной железы может возникнуть состоя­ние гипертиреоза, проявляющееся в повышении возбудимости, вплоть до невроза, увеличении частоты сердцеби­ений и усилении основного обмена, ве­дущего к похуданию. Это временное яв­ление связано с активностью системы гипофиз — гонады.

Синтез и секреция тиреоидных гормо­нов зависят от половых гормонов. Половые различия в функции желе­зы проявляются как до рождения, так и после него, но особенно – в период по­лового созревания. Половые гормоны те­стостерон и эстрогены влияют на щито­видную железу непосредственно, а также через гипоталамус и гипофиз. Эс­трогены оказывают преимущественно стимулирующее, а тестостерон – тормо­зящее влияние на активность железы.

Паращитовидные железы начинают формироваться на 5 – 6-й неделе внутриутробного периода. У новорожденных масса же­лез составляет в среднем 5 – 10 мг, к 1 году она достигает 20 – 30 мг, к 5 годам удваивается, к 10 – возрастает в 3 раза, а к 20 годам достигает постоянной величины взрослого человека – 75 – 85 мг. Максимальная активность желез наблюдается в первые 7 лет жиз­ни, особенно в первые два года. К 10 годам резко возрастает количество клеток, синтезирующие паратгормон, а к 12 годам в железе появляется жировая ткань. Как известно паратгормон, выделяемый в кровь данной железой регулирует обменные процессы кальция и фосфора. Недостаточная продукция паратгормона вызывает разрушение зубов, выпадение волос, а избыточ­ная — повышенное окостенение.

Эндокринная часть поджелудочной железы начинает формироваться на 5 - 6-й неделе внутриутробного развития, когда ее клетки разделяются на экзо- и эндокринные. При дифференцировке клеточных элементов на 3-м месяце эм­брионального развития выделяются β-клетки, а затем становятся видны­ми α-клетки. К концу 5-го месяца хорошо сформированы островки Лангерганса. В крови плода инсулин определя­ется на 12-й неделе, но до 7-го месяца его концентрация низкая. В дальнейшем она резко повышается и удерживается до рождения. У плода инсулин и глюкагон действуют на углеводный обмен. β-клетки реагируют на уровень глю­козы в крови плода в конце периода внутриутробного развития. Инсулин со­вместно с гормоном роста регулирует ростовые процессы. После рождения концентрация инсулина повышается в периоды интенсивного роста. Содер­жание глюкагона в поджелудочной же­лезе в течение внутриутробного перио­да достигает уровня взрослых.

У детей первых двух месяцев жизни относительное число островков Лангерганса больше, чем в последующие периоды развития: они составляют 6% массы всей железы, а в конце первого года жизни на их долю прихо­дится только 0,8 – 1,0%. Такое соотно­шение эндокринной и экзокринной частей поджелудочной железы сохра­няется до 40 – 50 лет. К старости относительный объем островковой ча­сти железы достигает 2 – 3%. С воз­растом изменяются размеры остро­вков: в период новорожденности они составляют 50 мкм, от 10 до 50 лет – 100 – 200 мкм, после 50 лет размер островков уменьшается.

Характерные возрастные изменения наблюдаются и в содержании цинка, со­ставной части гормонов поджелудоч­ной железы. Гранулы цинка в клетках поджелудочной железы появляются уже на 6-й неделе эмбрионального раз­вития. В первые месяцы после рождения его содержание максимально, и таким же оно сохраняется в течение периода зрелости. В старости количество цинка в гормонах резко снижается.

Возрастные изменения функцио­нальной активности поджелудочной железы связаны с изменением ее струк­туры. У детей первых шести месяцев жизни инсулина выделяется в два раза больше, чем у взрослых. После 40 лет активность эндокринного аппарата под­желудочной железы падает и в соответ­ствии с этим уменьшается количество секретируемого ею гормона. Так, в ста­рости в железе разрастается соедини­тельная ткань и увеличивается число клеток, синтезирующих глюкагон за счет уменьшения числа клеток, секретирующих инсулин. Уменьшение сек­реции инсулина с одновременным отно­сительным увеличением количества глюкагона создает неблагоприятные ус­ловия для обмена углеводов и может послужить причиной развития в этом возрасте сахарного диабета.

Надпочечники человека начинают формироваться в раннем онтогенезе: за­чатки коры надпочечников впервые об­наруживаются в начале 4-й недели внут­риутробной жизни. Уже у месячного эмбриона надпочечники по массе равны, а иногда и превосходят почки. У 8-недельного зародыша в надпочеч­никах вырабатываются предшественники прогестерона и эстрогенов, синтез кортизола начинается только во второй поло­вине внутриутробного периода. Уровень кортикостероидов в крови постепенно увеличивается. Через 5 мес. надпочечни­ки начинают реагировать на АКТГ.

Глюкокортикоиды участвуют в регуля­ции содержания гликогена в печени. Они необходимы для развития некоторых ор­ганов — вилочковой железы, легких. Об­разование минералкортикоидов (альдостерона) начинается на 4-м месяце внутриутробного развития, их концентра­ция в крови постоянно повышается. Эст­рогены коры надпочечников у плодов жен­ского пола способствуют развитию матки, влагалища, наружных половых органов.

У новорожденного масса надпочеч­ников составляет около 7 г. К 6 месяцам она несколько уменьшается, после чего начинает увеличиваться. Темпы роста надпочечников неодинаковы в различ­ные возрастные периоды. Особенно рез­кое увеличение надпочечников отмеча­ется в 6 – 8 месяцев и в 2 – 4 года. Отношение массы надпочечников к массе всего тела наибольшее у ново­рожденных: масса надпочечников у них составляет 0,3% массы тела, у взросло­го человека – 0,03%. Увеличение массы надпочечников продолжается до 30 лет. Структура надпочечников, характер­ная для эмбрионального периода, изме­няется после рождения ребенка. В постнатальный период центральная часть коркового вещества перерождается и замещается вновь образующейся тка­нью, восстановление которой идет от пе­риферии к центру.

У годовалого ребенка оказываются окончательно сформированными клубочковая, пучковая и сетчатая зоны коры надпочечников. На границе коркового и мозгового вещества надпочечников появ­ляется тонкая соединительнотканная мембрана. Раньше всего формируется пучковая зона, которая сохраняет свою высокую функциональную активность до старости. Клубочковая зона достигает максимального развития в период полово­го созревания. К старости клубочковая и сетчатая зоны резко уменьшаются.

О количестве гормонов коры надпочеч­ников судят по количеству стероидов, выво­димых с мочой. У новорожденных в сутки выделяется менее 1 мг стероидов, в 12 лет – 5 мг, в период полового созревания – 14 мг. После 30 лет количество гормонов коры надпочечников начинает уменьшать­ся, а интенсивность реакции тканей на их введение постепенно ослабевает.

После рождения функция коры надпо­чечников также изменяется. С 10-го дня повышается продукция кортикостероидов: ко 2-й неделе их образуется столько же, сколько у взрослых (на единицу по­верхности тела), а на 3-й неделе устанав­ливается суточный ритм секреции. От года до трех лет секреция кортикостероидов усиливается, а потом устанавли­вается на уровне ниже взрослого. До 11 – 12 лет этот показатель почти одина­ков для мальчиков и девочек. В пубертат­ном периоде значительно увеличивается секреция половых желез и появляются по­ловые различия.

С первых дней после рождения над­почечники принимают участие в адаптивных реакциях на стресс, однако гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая систе­ма маленьких детей обладает меньшими резервными возможностями, чем у взрос­лых, возможность адаптации у них неве­лика, легко происходит истощение. Это может быть связано с недостаточным выделением гипофизом АКТГ.

Для мозгового вещества надпочечни­ков характерно позднее формирование и медленное развитие в онтогенезе. В кон­це 3-го – начале 4-го месяцев внутриут­робного развития в ткань надпочечника врастают адреналовые (хромаффинные) клетки и начинается синтез норадреналина. Адреналина у плода образуется мало. В течение внутриутробного периода содер­жание катехоламинов изменяется.

У новорожденных мозговое вещество развито относительно слабо. Увеличение количества клеток происходит в период с 3 – 4 до 7 – 8 лет, и только к 10 годам мозговое вещество по массе превосходит корковое. Тем не менее, активность симпатоадреналовой системы проявляется сразу после рождения. Новорожденные с первых дней способны реагировать на стрессовые воздействия (например, недостаток кислорода) повышением сек­реции катехоламинов. Катехоламины участвуют также в поддержании темпе­ратуры тела, усиливая окислительные процессы при охлаждении.

Образование катехоламинов возрас­тает на протяжении первого года жизни, а в возрасте от 1 до 3 лет формируется его суточная и сезонная цикличность. Выделение норадреналина имеет два пика: в 9 – 12 и 18 – 21 ч, адреналина меньше выделяется ночью. Весной об­разование катехоламинов усиливается. В дальнейшем секреция гормонов уве­личивается и зависит от подвижности детей, их эмоциональных реакций, дей­ствия возможных раздражителей. Все более важной становится роль катехо­ламинов в адаптивных реакциях организма, регуляции обмена углеводов, деятельности сердечно-сосудистой и других систем, постепенно приближаясь к уровню взрослых.

Зачатки эпифиза (шишковидной железы) появляются на 6 – 7-й неделе внутриутробного периода и представляют собой выпячивание крыши промежуточного мозга. Клетки эпифиза развиваются из макроглии. Сосуды в эпифизе обнаруживаются на 3-м месяце пренатального развития человека.

Средняя масса эпифиза у новорожденных около 7 – 8 мг. Сразу после рождения масса данной железы уменьшается, а затем непрерывно увеличивается до 10 – 14 лет, достигая массы 118 мг. У девочек эта железа несколько больше, чем у мальчиков. После 20 лет форма, вес и размеры железы остаются постоянными. В старческом возрасте эпифиз подвергается обратному развитию (инволюции).

Продуцируемый эпифизом мелатонин тормозит по­ловое и физическое развитие, блокирует функцию щитовидной железы. Снижение гормонопродуцирующей функции эпифиза на­блюдается с 4 – 7 лет, в пубертатном периоде концентрация это­го гормона в крови снижена.

Развитие половых желез (гонад) на­чинается из общего зачатка у эмбрионов на 5-й неделе. Во второй половине 2-го месяца начинается их половая дифференцировка. Мужские гонады проявля­ют гормональную активность в конце 3-го месяца. Они начинают синтезиро­вать андрогены (тестостерон), под вли­янием которых органы половой системы приобретают строение, характерное для мужского пола. С 3-го месяца и до кон­ца внутриутробного развития под дей­ствием андрогенов происходит опуска­ние яичек из брюшной полости в мошонку. Если гонады не образуют ан­дрогены, они развиваются по женскому типу, т.е. превращаются в яичники. Тоже самое происходит и с наружными половыми органами. Кроме того, в пери­од 4,5 – 7 месяцев андрогены вызывают дифференцировку гипоталамуса по мужскому типу (тоническому), при их отсутствии процесс идет по женскому типу (циклическому). После заверше­ния внутриутробного развития образо­вание андрогенов в гонадах мальчиков прекращается и возобновляется вновь в период полового созревания (пубер­татный период).

Мужские половые железы. На 11 – 17-й неделе уровень андрогенов у плода мужского пола достигает значений, характерных для взрослого организма. Благодаря этому развитие половых гормо­нов происходит по мужском типу. Масса яичка у новорожденно­го 0,3 г. Его гормонально продуцирующая активность снижена. Под влиянием гонадолиберина с 12 – 13 лет она постепенно воз­растает и к 16 – 17 годам достигает уровня взрослых. Подъем гормонопродуцирующей активности вызывает пубертатный скачок роста, появление вторичных половых признаков, а после 15 лет – активацию сперматогенеза.

Половое созревание мальчиков. В период полового созревания (подро­стковый период) в организме мальчиков происходит ряд изменений, приводящих к их физической зрелости. В этот период изменяется психи­ка юноши, формируется его личность. Продолжительность периода полового созревания охватывает промежуток вре­мени приблизительно от 10 до 20 лет.

В половом развитии мальчиков мож­но выделить два периода: первый – с 10 до 15 лет, когда развиваются половые органы и вторичные половые признаки, и второй – после 15 лет, когда начина­ется период сперматогенеза (репродук­тивный период). При гипофункции се­менников у мальчиков задерживается половое созревание, в связи с чем к 15 – 16 годам могут сформироваться евнухоидные (похожие на женские) пропорции тела. При гиперфункции семенников у мальчиков происходит преждевремен­ный рост наружных половых органов, раннее развитие вторичных половых признаков, усиленное развитие муску­латуры, развивается повышенное поло­вое влечение. У детей до пубертатного периода концентрация тестостерона в крови удерживается на невысоком уров­не. В пубертатном периоде гормональная активность семенников значительно уве­личивается, к 16 – 17 годам концентрация тестостерона в крови приближается к уровню для взрослых мужчин.

Первые признаки полового созрева­ния мальчиков – увеличение размеров семенников и наружных половых орга­нов. Под влиянием мужских половых гормонов – андрогенов появляются вторичные половые признаки: ускорен­ный рост – до 10 см в год, волосяной покров на лобке, в подмышечных впади­нах и на лице. Быстро развивается пояс верхних конечностей, плечи расширя­ются, в то время как таз остается узким. Интенсивно нарастают мышцы, и фигу­ра мальчика постепенно приобретает мужской силуэт. Вследствие интенсив­ного роста гортани голос становится бо­лее низким: происходит так называемая «ломка» голоса. С увеличением уровня половых гормонов в крови связана уси­ленная секреция кожных желез, особен­но на лице и спине. Это может стать при­чиной закупорки протоков желез и их воспаления, приводящих к появлению юношеских угрей, которые исчезают обычно к 25 – 30 годам. Андрогенами определяется и мужское поведение.

В период полового созревания пред­стательная железа начинает выделять секрет, который по составу еще отлича­ется от секрета предстательной железы взрослого мужчины. В среднем к 14 го­дам уже возможно выделение спермы. Оно происходит чаще всего во время сна и называется поллюцией (от лат. pollutio - марание). Появление поллюций – это признак нормального развития се­менников.

Образование сперматозоидов и поло­вых гормонов в мужском организме про­должается до 50 – 55 лет, затем постепенно прекращается.

Женские половые железы. Начиная с 20-й недели внутри­утробного периода, в яичнике происходит образование примордиальных фолликулов.

Стероидные гормоны яичников начинают синтезиро­ваться лишь к концу внутриутробного периода. Гормоны яичников плода не влияют на формирование половых орга­нов, оно происходит под действием гонадотропинов матери, эстрогенов пла­центы и надпочечников плода.

У новорожденных девочек на протя­жении первых 5—7 дней в крови цирку­лируют материнские гормоны, затем их концентрация уменьшается. Это ведет к уменьшению количества молодых фол­ликулов в яичниках.

К моменту рождения масса яичника состав­ляет 5 – 6 г, у взрослой женщины – 6 - 8 г. В течение постнатального онтогенеза в яичнике выделяют три периода активности: нейтральный (от рождения до 6 – 7 лет), препубертатный (от 8 лет до первой менструации), пубертатный (от момента первой мен­струации до менопаузы). На всех этапах фолликулярные клетки продуцируют эстрогены в разных количествах. Низкий уровень эстрогенов до 8 лет создает возможность дифференцировки ги­поталамуса по женскому типу. Продукция эстрогенов в пубертат­ном периоде уже достаточна для пубертатного скачка (роста ске­лета, а также для развития вторичных половых признаков). По­степенный рост продукции эстрогенов приводит к менархе и ста­новлению регулярного менструального цикла.

Половое развитие девочек. После рождения половое развитие женского организма идет под контролем половых гормонов. В развитии яичников выделяют три пе­риода: нейтральный, препубертатный и пубертатный. В первый, нейт­ральный период (первые 6—7 лет) жизни девочки активность яичников снижена: очень медленно растут фолли­кулы и находящиеся в них ооциты. В это время секреция женских половых гор­монов (эстрогенов) незначительна.

Во второй, препубертатный пери­од, от 8 лет до первой менструации, уси­ливается секреция гонадотропных гор­монов гипофиза, которые вызывают рост яичников. В яичниках увеличивается выработка эстрогенов, что приводит к появлению вторичных женских поло­вых признаков: с 10 лет начинается раз­витие молочных желез, а с 12 лет появ­ляется волосяной покров сначала на больших половых губах, затем на лобке и в подмышечных впадинах. В этот же период происходит интенсивный рост скелета, тело девочки приобретает жен­ский силуэт: увеличивается ширина таза, а плечи остаются узкими.

Третий период – пубертатный у большинства девочек наступает с 12 – 13 лет, когда появляется первая менструация. Она свидетельствует о том, что в яичниках начали созревать яйцеклет­ки. У девочек-подростков менструаль­ные циклы обычно нерегулярны. Они также могут быть ановуляторными (без выхода яйцеклетки и образования жел­того тела). Интервалы между менстру­ациями могут значительно удлиняться, вплоть до нескольких месяцев. Регуляр­ный менструальный цикл устанавлива­ется приблизительно к 18 годам.

Между 45 и 55 годами наступает ме­нопауза: менструальные циклы снова становятся нерегулярными, короткими или длинными, затем менструации ис­чезают совсем. Регуляция циклических изменений в женском организме связана с гипоталамо-гипофизарной системой и гормонами половых желез. Наряду с эндокринными факторами на эти процессы оказывают влияние физические, психические и дру­гие внешние и внутренние воздействия, такие как резкие изменения условий окру­жающей среды, перемена климата, эмоци­ональные переживания и др.

 

Вопросы для самоконтроля.

1. Каковы особенности развития гипофиза в пре- и постнатальном онтогенезе?

2. Перечислите основные возрастные особенности щитовидной железы.

3. В чем заключаются особенности развития эндокринной части поджелудочной железы?

4. В какое время у плода начинается выработка кортизола и альдостерона?

5. Перечислите основные этапы полового созревания мальчиков и девочек?