Это округлое образование, располагающееся на нижней поверхности мозга, под гипоталамусом, массой около 0,5-0,9 г и диаметром около 1,3 см. Состоит из передней (аденогипофиз) и задней (нейрогипофиз) долей. У детей выделяют еще и среднюю долю, однако у взрослых она в значительной мере редуцирована.
В аденогипофизе вырабатываются шесть гормонов, из которых четыре являются тропными, т. е. действуют на железы внутренней секреции, а два – эффекторными, то есть действуют непосредственно на ткани. Тропные – это значит питающие, однако это не означает, что они являются источником питательных веществ для желез, а то, что при увеличении их выделения происходит гипертрофия соответствующих желез.
К тропным гормонам относятся:
1. Адренокортикотропный гормон (АКТГ, или кортикотропин, 39 аминокислотных остатков). Основной эффект – активация выделения глюкокортикоидов корковым веществом надпочечников, действует через мембранные рецепторы (вторичный посредник цАМФ), период полураспада – до 10 минут. В надпочечниках АКТГ стимулирует рост и развитие пучковой и сетчатой зон коры надпочечников и соответственно синтез и выделение гормонов, которые в них образуются: кортизола и кортикостерона в пучковой зоне и в меньшей степени половых гормонов (андрогенов) в сетчатой зоне. Вненадпочечниковые эффекты АКТГ заключаются в активации липолиза, повышении секреции инсулина и гормона роста, а также увеличении пигментации кожи вследствие активации образования меланина.
Выработка АКТГ усиливается под действием кортиколиберина, вырабатываемого в гипоталамусе, причем максимальная секреция кортиколиберина, АКТГ и соответственно глюкокортикоидов наблюдается в 6-8 часов утра, а минимальная – между 18 и 23 часами. При действии на организм сильных раздражителей (холода, боли, физической нагрузки и др.) усиливается выделение кортиколиберина и далее – АКТГ. Торможение образования АКТГ осуществляется по принципу отрицательной обратной связи под действием глюкокортикоидов.
2. Тиреотропный гормон (ТТГ, или тиреотропин, гликопротеин с молекулярной массой 26–30 кДа), состоит из двух α- и двух β-субъединиц, которые по отдельности физиологической активностью не обладают, действует через мембранные рецепторы (вторичный посредник цАМФ). ТТГ стимулирует выделение тиреоидных гормонов из щитовидной железы. Этот эффект осуществляется посредством активации протеаз, способствующих отщеплению тиреоидных гормонов от молекулы тиреоглобулина. Кроме того, ТТГ повышает накопление йода в щитовидной железе и активность ее секреторных клеток.
Его выработка стимулируется тиролиберином, угнетается тироксином и 3-йодтиронином, а также соматостатином.
Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ, гликопротеин) стимулирует рост фолликулов в яичниках у женщин, усиливая образование эстрогенов, а у мужчин стимулирует рост семенных пузырьков и активирует образование сперматозоидов у мужчин.
3. Лютеинизирующий гормон (ЛГ, лютеотропин, гликопротеин): в женских половых железах ускоряет созревание и разрыв фолликулов, стимулируя синтез прогестерона и простагландинов, в мужских – увеличивает выработку мужского полового гормона тестостерона. И ФСГ, и ЛГ действуют через мембранные рецепторы со вторичным посредником цАМФ. Во время беременности оба гормона могут вырабатываться в плаценте.
У детей уровень гонадотропинов в крови низкий, начинает увеличиваться в период полового созревания, причем у подростков обоего пола наблюдается импульсное изменение содержания гонадотропинов в крови во время сна. В конце этого периода устанавливаются колебания, свойственные взрослым и уже не связанные со сном. У детей выделение гонадотропинов находится под тормозным контролем гормона эпифиза мелатонина. Недостаток ФСГ и ЛГ у взрослых женщин сопровождается изменениями или прекращениями менструального цикла.
К эффекторным гормонам относятся:
1. Соматотропный гормон (СТГ, или соматотропин, или гормон роста, полипептид из 191 аминокислоты), вырабатывается соматотрофными клетками гипофиза, составляющими около 50% всех его клеток. СТГ переносится кровью в свободном виде, действует на мембранные рецепторы, период полураспада 10-20 минут. СТГ влияет практически на все клетки организма, стимулирует процессы роста и физического развития. Гормон роста усиливает проникновение аминокислот в клетки и активирует синтез белка (анаболическое действие, подобное действию инсулина), но, с другой стороны, он увеличивает липолиз и выделение жирных кислот из жировой ткани (катаболическое действие) с увеличением их утилизации в качестве источников энергии. Это сопровождается ослаблением утилизации глюкозы и увеличением ее содержания в крови.
Максимальная секреция соматотропина отмечается ночью, в фазу глубокого сна (в 10-20 раз больше, чем днем). При кратковременном воздействии соматотропин обладает инсулиноподобным влиянием на мышцы, облегчая поступление в них глюкозы. Выделение СТГ регулируется соматолиберином и соматостатином, усиливается при действии различных стрессорных стимулов.
Часть эффектов гормона роста опосредуется через влияние на соматомедины, инсулиноподобные факторы роста, образующиеся в печени.
2. Пролактин (полипептид из 198 аминокислот), повышает образование молока в молочной железе, увеличивает синтез белков. Его выработка стимулируется пролактолиберином и угнетается пролактостатином (дофамином). Кроме этого, пролактин участвует в формировании родительского чувства.
Число пролактин-синтезирующих клеток в передней доле гипофиза в норме составляет 10-20%, но резко возрастает во время беременности вследствие стимулирующего влияния эстрогенов на их рост и размножение.
Физиологическим стимулом секреции пролактина служит кормление грудью. Максимальное повышение концентрации пролактина в крови, вызываемое кормлением грудью, наблюдается примерно через 30 минут после начала стимуляции. Выделение пролактина может угнетать секрецию гонадолиберина, что и является причиной отсутствия овуляций у многих женщин в период вскармливания ими детей.
Гормон роста и АКТГ имеют циркадианные ритмы выделения. Максимальная секреция гормона роста в кровь отмечаются во время первых часов глубокого сна, тогда как максимальная секреция АКТГ отмечается перед пробуждением и в момент пробуждения. Для всех гормонов гипофиза характерна импульсная эпизодическая секреция в виде регулярно повторяющихся несколько раз в течение суток выбросов гормонов в ответ на пороговый стимул.
В промежуточной (средней) доле гипофиза продуцируется меланоцитстимулирующий гормон (МСГ, или интермедин, пептид из 3 аминокислот). МСГ стимулирует в клетках кожи синтез меланина, защищающего организм от вредного воздействия ультрафиолетового облучения. Его синтез регулируется меланолиберином и меланостатином гипоталамуса. Промежуточная доля гипофиза выражена у плодов и детей, у взрослых в значительной мере редуцирована. Вообще у всех покрытых шерстью млекопитающих (крысы, кролики и т.д.) промежуточная доля гипофиза развита хорошо, а у безволосых (человек, кит, броненосец) она редуцирована. В этой доле синтезируется МСГ, который у рыб, амфибий и рептилий может вызывать потемнение кожи в случае необходимости (хамелеон, например).
У млекопитающих МСГ играет важную роль в защите сетчатки от излишнего поступления световых лучей: он активирует пигментные клетки сетчатки, которые при действии яркого света выпускают псевдоподии с пигментом, поглощающим избыток света. У человека концентрация этого гормона в крови незначительна, однако он оказывает довольно значительное активирующее влияние на эмоциональную и двигательную активность и обладает антидепрессивным действием. В ЦНС МСГ играет важную роль в регуляции пищевого поведения и энергетического обмена.
Гормоны нейрогипофиза – окситоцин (9 аминокислот) и антидиуретический гормон (АДГ, или вазопрессин, 9 аминокислот) образуются в супраоптическом и паравентрикулярном ядрах гипоталамуса, а затем по длинным отросткам нейронов (гипоталамо-гипофизарный тракт) поступают в заднюю долю гипофиза, где и хранятся до поступления импульса. АДГ и окситоцин синтезируются из общего высокомолекулярного предшественника в аппарате Гольджи клеток и паравентрикулярного и супраоптического ядер гипоталамуса, но в одной клетке обычно синтезируется лишь один вид гормона.
АДГ играет важную роль в задержке воды и поддержании объема крови и артериального давления. Он повышает реабсорбцию воды в собирательных трубочках и выводных канальцах почек, повышая проницаемость их эпителия для пассивной реабсорбции воды, в результате чего увеличивается объем циркулирующей крови и снижается объем выделяемой мочи, а также повышает тонус сосудов, что приводит к повышению артериального давления.
Сигналом к выделению АДГ является повышение осмотического давления плазмы крови и вызываемая этим активация нейронов супраоптического ядра гипоталамуса, тогда как гипоосмолярность приводит к снижению секреции АДГ. Употребление алкоголя еще сильнее снижает выделение АДГ. Осмо- и барорецепторы, реагирующие на изменение осмолярности и объема циркулирующей крови, очевидно, расположены как в самих клетках гипоталамуса, так и в воротных сосудах между желудочно-кишечным трактом и печенью, а также в каротидном и аортальном синусах.
Максимальное выделение АДГ отмечается в ранние утренние часы. Вазопрессин в мозге участвует также в формировании чувства жажды и питьевого поведения и в механизмах памяти.
Период полураспада – 5-10 минут.
Окситоцин способствует сокращению гладкой мускулатуры матки и стимулирует родовую деятельность, а у кормящих матерей стимулирует выделение молока при сосании ребенком груди. Период полураспада 5-10 минут. Окситоцин стимулирует выделение в эндометрии матки простагландинов, которые являются сильными стимуляторами сокращения гладких мышц матки.
Именно увеличение содержания окситоцина и индуцируемых им простагландинов является сигналом для начала родовой деятельности. У мужчин окситоцин стимулирует гладкую мускулатуру семенных протоков при движении по ним семенной жидкости. Синтез окситоцина увеличивается в конце беременности под влиянием эстрогенов, а выделение стимулируется при раздражении механорецепторов шейки матки при ее растяжении во время родов, а также при раздражении механорецепторов сосков молочных желез во время кормления.