Структурно-функціональні особливості наднирників людини на різних етапах онтогенезу

Міністерство освіти та науки України

Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника

Інститут природничих наук

Кафедра біології та екології

Зав. кафедри д.б.н. проф. В.І.Парпан

Структурно-функціональні особливості наднирників людини на різних етапах онтогенезу

(дипломна робота на здобуття кваліфікації спеціаліст-біолог)

Виконала:

студентка 5 курсу групи Б-51

Савич Віталія

Науковий керівник:

д.б.н. проф. Грицуляк В.Б.

Івано-Франківськ-2009

Зміст

Вступ

Розділ І Огляд літературних джерел

Розділ ІІ Матеріал і методика дослідження

Розділ ІІІ Результати дослідження та їх обговорення

3.1 Загальні відомості про наднирникові залози

3.2 Гістогенез та ембріогенез наднирників

3.3 Патологічні зміни наднирників

Висновки

Список використаної літератури

Вступ

Актуальність теми. В системах і механізмах, з допомогою яких відбувається реалізація спадкової програми в ході індивідуального розвитку організму, важливе місце займає гормональна регуляція. В процесі онтогенезу в механізмі формування захисних реакцій організму велике значення має фізіологічна система гіпофіз – наднирники, в якій важливу роль відіграє кіркова речовина наднирників.

Історія вивчення наднирників налічує більше 300 років. За цей час накопичена обширна інформація про їх будову, функції і розвиток. Встановлена виключно важлива роль цих залоз у підтриманні сталості внутрішнього середовища організму і підвищення його опірності. Перш за все це зумовлено широким спектром біологічної дії кортикостероїдних гормонів на організм ссавців, ведучою роллю їх в процесах, що контролюють основні функції клітини. Біологічний ефект кортикостероїдних гормонів проявляється в суттєвій зміні в обміні речовин ссавців. Встановлення змін, що настають протягом життя в структурі наднирників, в характері їх взаємодії з гіпоталамусом та гіпофізом, а також з ефекторними органами і тканинами, вивчення специфіки зворотних зв’язків та зміни їх з віком дає цілісне уявлення не лише про вікові порушення в самій залозі, а і про роль їх в загальній системі нейрогуморальної регуляції обміну і функцій.

В процесі онтогенезу відбуваються глибокі зміни як в загальній масі, гістологічній структурі, так і фізіологічній активності кіркового шару. Змінюється співвідношення між кірковим і мозковим шарами наднирників ссавців.

Мета і задачі дослідження

Мета дослідження: виявити структурно-функціональні особливості наднирників людини на різних етапах онтогенезу.

Для виконання мати нами було поставлено наступні завдання:

1.  Вивчити структурно-функціональні особливості наднирників у ембріонів та дітей;

2.  Дослідити наднирники в процесі старіння у зрілих та похилого віку особин; патологічні стани наднирників;

3.  Описати отримані результати.

Наукова новизна одержаних даних. Пізнання становлення регуляторних функцій і виявлення їх ролі в різноманітних процесах онтогенезу складають один з найактуальніших розділів біології розвитку. В останні роки збільшилася кількість наукових робіт, що присвячені питанням формування гормональних механізмів, а також вияснення їх функціональної ролі в процесі раннього онтогенезу організму, що стало можливим завдяки розробкам і застосуванню нових експериментальних методів дослідження. Останнім часом ведуться інтенсивні дослідження наднирників у зародків людини та ссавців. Дослідників цікавить не лише динаміка розвитку органа, але і становлення його функції. У виясненні функціональних можливостей надниркових залоз, їх ролі в забезпеченні адаптації плоду до мінливих умов існування зацікавлені як представники теоретичних дисциплін, так і практичні медики, що займаються проблемами охорони здоров’я. В роботі розглядається розвиток наднирників і встановлення їх функції у зародків ссавців та людини, процеси та особливості старіння їх.

Практичне значення одержаних результатів.

Одержані результати можуть слугувати для подальшого вивчення онтогенезу наднирників, використовуватися як навчальний матеріал для студентів.

Розділ І Огляд літературних джерел

ендокринологія гормон наднирник ембріон

Історія вивчення наднирників налічує більше 300 років. За цей час накопичена обширна інформація про їх будову, функції і розвиток.

Виникнення ендокринології як науки відноситься до середини ХІХ ст., коли в 1849 р. Бертольд вперше показав, що підшивання сімяників в черевну порожнину півням після їх кастрування попереджує у них розвиток посткастраційного синдрому. В цьому ж році С.Е. Броун-Секар, видаливши наднирники у тварин, доказав життєву необхідність цих залоз. Ендокринологія розвивалася під впливом передових ідей С.П. Боткіна, І.М. Сєченова, І.П. Павлова. В ній формувалося уявлення про цілісність організму в тісному взаємозв’язку нервової та ендокринної систем. Серед перших робіт, що присвячені вивченню внутрішньої секреції, була докторська дисертація Д.Галузинського "Про значення наднирникових тіл в тваринному організмі", що надрукована в 1862 р. Автор проводив адреналектомію у експериментальних тварин, вивчав взаємозв’язок наднирників з іншими залозами внутрішньої секреції.

Важливе значення для розвитку експериментальної ендокринології мали дослідження В.В.Підвисоцького. Він відмітив роль наднирників в регуляції обміну речовин, діяльності судинної та нервової систем (1896 р.). А.А. Богомолець у своїй докторській дисертації "До питання про мікроскопічну будову і фізіологічне значення наднирникових залоз в здоровому та хворому організмі" (1909 р.) вперше вказав на ліпоїдну природу гормонів кори наднирників. В 1936 р. канадський вчений Ганс Сальє створив вчення про загальний синдром адаптації. Одним з суттєвих недоліків концепції є абсолютизація ролі АКТГ і гормонів кори наднирників в реакції організму на стрес практично без урахування ролі нервової системи та інших систем організму в цілому.

Неоціненний вклад в розвиток ендокринології вніс В.Д.Шервинський. він перший висловив думку про важливу роль гормонів наднирників в пристосувальних реакціях організму. Він також значно розширив поняття про патогенез і клініку акромегалії і запропонував застосовувати гормони при цьому захворюванні.

Надзвичайно важливим є значення для розвитку світової ендокринології роботи Н.А.Юдаєва і його школи. Фундаментальні дослідження, проведені Юдаєвим, дозволили внести уточнення в схему біосинтезу кортикостероїдів під впливом різноманітних факторів на організм і за різних ендокринних порушень.

При розвитку наднирників у людини в ранньому ембріональному періоді зачаток кори (первинна кора) поділяється на дві частини: тонку, вузьку – дефінітивну і масивнішу – фетальну кору [4]. Довгий час вважали, що наявність фетальної кори характерна лише для приматів, але потім її виявили і в інших ссавців: у броненосця, кішки [22]. Фетальна кора була виявлена також у леопардів, тигрів, морських левів, овець, свиней, кроликів. Далі фетальна кора іволюціонує, що може відбуватися в різних видів у різні строки – в пре- чи постнатальному періоді [26].

Але у деяких видів тварин інволює не вся фетальна кора, частина її елементів залишається і включається в дефінітивну [26]. Крім того, дослідження фетальної кори у кроликів показали, що у цього виду фетальна кора взагалі взагалі ніякої інволюції не переживає, але цілком включається в дефінітивну [4].

Не дивлячись на велику кількість літературних даних, присвячених фетальній корі [23], функціональне значення її до цього часу залишається загадковим [4]. Вважається, що фетальна кора виконує особливу роль, необхідну для ембріонального періоду [10]. Деякі автори [4] розглядають зародкову кору як місце утворення прогестерону або андрогенів, які неначе охороняють плід від естрогенів [26], що збільшуються в період вагітності [11]. Багато авторів виявили, що зародкова зона, відділена від дефінітивної кори, здатна здійснювати ті ж процеси біосинтезу, що і весь наднирник [22].

Дослідження Т.С.Сахацької і В.І.Алтухової [3] встановили, що як зародкова, так і постійна кора здатна перетворювати ендогенні субстрати в дегидроепіандростерон сульфат і гідрокортизон. Але швидкості утворення цих речовин в постійній і зародковій корі різні.

У зародка 16,5 днів, за даними Йосимовича [15], наднирники вже інкапсульовані, паренхіма складається з еозинофільних епітеліоїдних клітин, ядра масивні, міхурчасті [26]. На цій стадії в клітинах кори виявляються невеликі суданофільні крапельки [15].

Наднирники плоду людини мають крупні розміри, їх відносна вага в 10 – 20 разів більша, ніж у дорослих [4]. Кора залози складається з двох різних частин – постійної і зародкової зон. Наднирники у ембріона людини виникають на рівні між 7-м шийним і 2-м грудним нервами [6].

Санто (1974) знайшов, що на стадії 7 тижнів ембріонального розвитку в глибоких частинах примордіальної кори є клітини з добре розвинутою гладкою ендоплазматичною сіткою [1]. В цей період мітохондрії ще не мають крист тубулярного типу, вони починають виявлятися тільки на 10-му тижні ембріонального розвитку [4]. До цього терміну автор відносить початок стероїдогенезу в наднирниках людини. Аналогічні зміни можна простежити в плодах кролика в період з 19-го по 24-й день розвитку і розглядаються як важливий показник завершення цитодиференціації фетальних адренокртикальних клітин в стероїдогенні [22].

Вікові зміни в структурі наднирників виражаються в розростанні сполучної тканини, в частому розвитку мікро аденом, вогнищевих гіперплазій, лімфоплазмоцитарних інфільтратів, атрофій кіркової речовини наднирників [14].

Деякі автори [4, 22] при вивченні ультраструктурних змін кори наднирників в процесі старіння виявили фестончатість контурів ядер ендотеліальних клітин капілярів наднирників, посвітління матрикса мітохондрій, появу в деяких ендотеліальних клітинах вторинних лізосом, ліпідних гранул, вакуолізацію і дискомплексацію крист мітохондрій, гідратацію цитоплазми і внутріклітинних органоїдів ендотелію, що свідчило про дистрофічні процеси в капілярах наднирників старих тварин, порушення умов транскапілярного обміну [16, 17].

Кортикостерон був першим кортикостероїдом, який вдалося виділити з екстракту кори наднирників (1933). Потім був отриманий ще ряд стероїдних сполук. Всі вони є похідними циклопентанопергідрофенантену, до якого приєднані радикали, залежно від числа атомів вуглецю в них гормони кори наднирника поділяються на три групи сполук: сполуками з 21 атомів вуглецю, з 19 атомами і з 18 атомами. Останні дві групи – це статеві гормони (відповідно андрогени і естрогени), а з 21 атомами – власне кортикостероїди, що мають специфічну для гормонів кори наднирників біологічну дію.

З великої кількості сполук лише три кортикостероїди мають найбільшу фізіологічну активність і постійно визначаються в крові, що відходить від наднирника: кортизон, кортикостерон і альдостерон. Решта сполук, що мають певну біологічну активність, є попередниками цих гормонів чи метаболітами.

Найбільше продукується кортизолу, потім кортикостерон і лише біля 200 мкг альдостерону. Альдостерон відносять до мінералокортикоїдів (він приймає участь в регуляції вуглеводного, білкового і жирового обміну). При цьому кортикостерон займає в певній степені проміжне положення, оскільки являється глюкокортикоїдом, і виявляє досить виражені мінералокортикоїдні властивості.

Альдостерон продукується в клубочковій зоні кори наднирників, а кортизол – в пучковій. В сітчастій зоні продукується група наднирникових статевих гормонів – андрогенів і естрогенів. В нормі естрогени виділяються наднирниками в кров у мінімальній кількості. У великій кількості продукуються андрогени. Андростендіон має найбільшу андрогенну активність; 11-оксиаандростендіон – найменшу. В невеликій кількості в крові надниркової вени спостерігається прогестерон. Він є одним з проміжних продуктів в біосинтезі кортикостероїдів; його не відносять до істинних гормонів наднирників. Допускається можливість утворення тестостерону, хоча головне місце біосинтезу останнього – гонади.

Завдяки зусиллям багатьох дослідників біосинтез кортикостероїдів вивчений порівняно повно. Першою стадією кортикостероїдогенезу є перетворення вихідного продукту – холестерину в прегненолон, який потім перетворюється в прогестерон. Якщо прогестерон першочергово піддається гідроксилюванню з 21-го атома вуглецю, то кінцевим продуктом буде кортикостерон. З 17-оксипрогестерону і 17-оксипрегненолону утворюються андрогени. Попередником альдостерону є кортикостерон. В процесі утворення кортикостероїдів використовується велика кількість НАДФ * Н, який утворюється завдяки посиленому обміну глюкози в наднирниках в пентозному циклі.

Біосинтез гормонів кори наднирників забезпечується дією специфічних ферментів – гідроксилаз і дегідрогеназ.

Після потрапляння в кров велика частка кортикостероїдів зв’язується з білками плазми. У результаті такого комплексування зв’язаний гормон ніби виключається з сфери фізіологічної дії і метаболізму, а біологічна ефективність гормону визначається концентрацією його вільної фракції.

Схема біосинтезу гормонів кори наднирників

Головні метаболіти кортизолу

Виділення кортизолу протягом доби відбувається нерівномірно. Найбільше його виділяється о 6 годині, а найменше – з 20 до 24 год. Добовий ритм виділення кортизолу зумовлений добовим ритмом коливань рівня АКТГ в крові. Виробництво кортизолу повністю знаходиться під контролем АКТГ. Механізм дії АКТГ – це активація перетворення АТФ в циклічний 3,5-аденозинмонофосфат.

Секрецію АКТГ стимулює кортикотропін-рилізинг-фактор. Секреція альдостерону підвищується під впливом юкстагломерулярного апарату нирки, гіперкаліємії, гіпонатріємії.

Секреція адреналіну та норадреналін регулюється симпатичною нервовою системою і вищими центрами, що розташовані в корі головного мозку, ретикулярній формації та гіпоталамусі. Утворення адреналіну посилюється під впливом глюкокортикоїдів. Після потрапляння у кров основна кількість адреналіну та норадреналін зв’язується з альбуміном, а менша частина залишається у вільному стані.

Адреналін посилює серцеві скорочення, прискорює пульс, підвищує артеріальний тиск. Адреналін також розслаблює гладку мускулатуру бронхів, кишечника. Він розширює судини м’язів і серця та звужує судини шкіри, слизових оболонок і органів черевної порожнини. Адреналін сприяє скороченню м’язів матки і селезінки. Він бере участь в пігментному обміні, підвищує чутливість щитовидної залози до дії ТТГ.

На відміну від адреналіну норадреналін майже не впливає на вуглеводний обмін і гладку мускулатуру. Він підвищує артеріальний тиск в основному за рахунок діастолічного, що зумовлено його здатністю звужувати артеріоли. Поряд з адреналіном та норадреналіном має біологічну активність і дофамін. Адреналін, норадреналін та дофамін називають катехоламінами.

Розділ ІІ Матеріали і методи дослідження

Робота виконана на 12 препаратах наднирників людей різного віку забраних у паталогічному відділенні обласної клінічної лікарні.

Основним етапом вивчення зразків було дослідження їх у класичному світловому мікроскопі. Матеріал фіксували з наступним виготовленням забарвлених зрізів.

Досліджений об’єкт з самого початку фіксують. Фіксатори денатурують білки, стабілізують структури. Нами використовувалися такі фіксатори як формалін, спирт, оцтова кислота.

Після фіксації і промивання у воді препарати наднирників занурювали послідовно у спирти зростаючої концентрації (від 50 до 100 %) для обезводнення та ущільнення матеріалу, а далі у ксилол або бензол для просвітлювання.

На наступному етапі препарати наднирників просочували пластичною речовиною (парафіном). Після такого просочування їх наклеювали на дерев’яні колодочки і за допомогою мікротому робили гістологічні зрізи. Товщина їх може коливатися від 2 до 10 мкм.

Готові зрізи наклеювали на предметне скло за допомогою яєчного білка з гліцерином. Далі з них видаляли парафін, проводячи через ксилол або толуол. Потім препарати пропускали послідовно через етилові спирти, концентрація яких зменшується, промивали у воді і фарбували. Пофарбовані зрізи знову промивали у воді, пропускали через етиловий спирт і заключали у канадський бальзам – смола хвойного дерева, яка добре розчиняється у ксилолі.

Розділ ІІІ Результати дослідження та їх обговорення