17.6: Надниркові залози
- Page ID
- 1266
Цілі навчання
- Опишіть розташування і будову надниркових залоз
- Визначте гормони, що виробляються корою надниркових залоз і мозком надниркових залоз, і узагальнити їх клітини-мішені та ефекти
Наднирники - це клини залізистої і нейроендокринної тканини, що прилипають до верхівки нирок фіброзною капсулою (рис.\(\PageIndex{1}\)). Наднирники мають багате кровопостачання і відчувають одну з найвищих показників кровотоку в організмі. Їх обслуговують кілька артерій, що розгалужуються від аорти, включаючи надниркову і ниркову артерії. Кров надходить до кожного наднирника в корі надниркових залоз, а потім стікає в мозок надниркових залоз. Гормони надниркових залоз виділяються в кровообіг через ліву і праву надниркові вени.
Наднирники складаються з зовнішньої кори залозистої тканини і внутрішнього мозку нервової тканини. Сама кора ділиться на три зони: клубочкову зону, фасцикулярну зону та сітчасту зону. Кожен регіон виділяє свій набір гормонів.
Кора надниркових залоз, як компонент осі гіпоталамо-гіпофізарно-надниркових залоз (ГПА), виділяє стероїдні гормони, важливі для регуляції тривалої реакції на стрес, артеріального тиску та об'єму крові, поглинання та зберігання поживних речовин, балансу рідини та електролітів та запалення. Вісь ГПА передбачає стимуляцію вивільнення гормону адренокортикотропного гормону (АКТГ) з гіпофіза гіпоталамусом. Потім АКТГ стимулює кору надниркових залоз виробляти гормон кортизол. Про цей шлях буде більш детально розказано нижче.
Мозок надниркових залоз - це нейроендокринна тканина, що складається з постгангліонарних нейронів симпатичної нервової системи (SNS). Це дійсно розширення вегетативної нервової системи, яка регулює гомеостаз в організмі. Симпатомедуллярний (SAM) шлях включає стимуляцію мозку імпульсами від гіпоталамуса через нейрони з грудного спинного мозку. Мозок стимулюється до виділення амінних гормонів адреналіну та норадреналіну.
Однією з основних функцій надниркових залоз є реагування на стрес. Стрес може бути як фізичним, так і психологічним, або і тим і іншим. Фізичні навантаження включають піддавання організму травмам, ходьбу на вулиці в холодних і вологих умовах без пальто або неправильне харчування. До психологічних навантажень відносять сприйняття фізичної загрози, бійку з коханою людиною або просто поганий день в школі.
Організм по-різному реагує на короткочасний стрес та довгостроковий стрес за схемою, відомою як синдром загальної адаптації (ГАЗ). Стадія перша ГАЗ називається тривожною реакцією. Це короткочасний стрес, реакція боротьби чи втечі, опосередкована гормонами адреналіну та норадреналіну з мозку надниркових залоз через шлях SAM. Їх функція полягає в підготовці організму до екстремальних фізичних навантажень. Як тільки цей стрес знімається, організм швидко приходить в норму. Розділ на мозковому мозку надниркових залоз охоплює цю відповідь більш детально.
Якщо стрес незабаром не знімається, організм пристосовується до стресу на другій стадії, яка називається стадією опору. Наприклад, якщо людина голодує, організм може посилати сигнали в шлунково-кишковий тракт, щоб максимально засвоювати поживні речовини з їжі.
Однак, якщо стрес триває довше, організм реагує симптомами, зовсім іншими, ніж реакція боротьби чи втечі. Під час стадії виснаження люди можуть почати страждати депресією, придушенням їх імунної відповіді, сильною втомою або навіть смертельним інфарктом. Ці симптоми опосередковані гормонами кори надниркових залоз, особливо кортизолом, що виділяються в результаті сигналів від осі ГПА.
Гормони надниркових залоз також мають кілька функцій, пов'язаних зі стресом, включаючи підвищення рівня натрію та глюкози в крові, які будуть детально описані нижче.
кора надниркових залоз
Кора надниркових залоз складається з декількох шарів клітин, що зберігають ліпіди, які відбуваються в трьох структурно різних областях. Кожен з цих регіонів виробляє різні гормони.
Гормони клубочків зони
Найбільш поверхневою областю кори надниркових залоз є зона гломерулози, яка виробляє групу гормонів, які спільно називаються мінералокортикоїдами через їх вплив на мінерали організму, особливо натрій і калій. Ці гормони необхідні для рідинного і електролітного балансу.
Альдостерон є основним мінералокортикоїдом. Він важливий в регуляції концентрації іонів натрію і калію в сечі, поті, слині. Наприклад, він виділяється у відповідь на підвищений К + крові, низький рівень Na +, низький кров'яний тиск або низький об'єм крові. У відповідь альдостерон збільшує виведення К + і затримку Na +, що в свою чергу збільшує об'єм крові і артеріальний тиск. Його секреція спонукає, коли CRH з гіпоталамуса запускає вивільнення АКТГ з передньої частини гіпофіза.
Альдостерон також є ключовим компонентом ренін-ангіотензин-альдостеронової системи (РААС), в якій спеціалізовані клітини нирок виділяють фермент ренін у відповідь на низький об'єм крові або низький кров'яний тиск. Ренін потім каталізує перетворення білка крові ангіотензиногену, що виробляється печінкою, в гормон ангіотензин I. Ангіотензин I перетворюється в легенях в ангіотензин II ангіотензинперетворюючим ферментом (АПФ). Ангіотензин II виконує три основні функції:
- Ініціювання вазоконстрикції артеріол, зменшення кровотоку
- Стимулювання ниркових канальців для реабсорбції NaCl та води, збільшення об'єму крові
- Сигналізація кори надниркових залоз про виділення альдостерону, ефекти якого в подальшому сприяють затримці рідини, відновленню артеріального тиску і обсягу крові
Для осіб з гіпертонічною хворобою або високим кров'яним тиском доступні препарати, які блокують вироблення ангіотензину II. Ці препарати, відомі як інгібітори АПФ, блокують фермент АПФ від перетворення ангіотензину I в ангіотензин II, тим самим пом'якшуючи здатність останнього підвищувати артеріальний тиск.
Гормони зони фасцикулята
Проміжною областю кори надниркових залоз є zona fasciculata, названа як така, оскільки клітини утворюють невеликі пучки (пучки), розділені крихітними кровоносними судинами. Клітини зони фасцикуляти виробляють гормони, звані глюкокортикоїдами через їх роль в метаболізмі глюкози. Найважливішим з них є кортизол, деякі з яких печінка перетворюється в кортизон. Глюкокортикоїдом, що виробляється в значно менших кількостях, є кортикостеро У відповідь на тривалі стресові фактори гіпоталамус виділяє CRH, що, в свою чергу, запускає вивільнення АКТГ переднім гіпофізом. АКТГ запускає вивільнення глюкокортикоїдів. Їх загальний ефект полягає в інгібуванні побудови тканин, одночасно стимулюючи розпад збережених поживних речовин для підтримки достатніх запасів палива. В умовах тривалого стресу, наприклад, кортизол сприяє катаболізму глікогену до глюкози, катаболізму збережених тригліцеридів в жирні кислоти і гліцерин, катаболізму м'язових білків в амінокислоти. Потім ця сировина може бути використана для синтезу додаткової глюкози та кетонів для використання в якості палива для організму. Гіпокамп, який є частиною скроневої частки кори головного мозку і важливий у формуванні пам'яті, має високу чутливість до рівня стресу через безліч глюкокортикоїдних рецепторів.
Ви, мабуть, знайомі з рецептом та безрецептурними препаратами, що містять глюкокортикоїди, такими як ін'єкції кортизону в запалені суглоби, преднізонові таблетки та інгалятори на основі стероїдів, що використовуються для лікування важкої астми, та креми гідрокортизону, що застосовуються для полегшення сверблячих шкірних висипань. Ці препарати відображають ще одну роль кортизолу - зниження регуляції імунної системи, що гальмує запальну реакцію.
Гормони зони ретикуларіса
Найглибшою областю кори надниркових залоз є Zona reticularis, яка виробляє невелику кількість класу стероїдних статевих гормонів, званих андрогенами. У період статевого дозрівання і більшої частини дорослого життя андрогени виробляються в статевих залозах. Андрогени, що виробляються в зоні reticularis, доповнюють гонад андрогенів. Вони виробляються у відповідь на АКТГ з передньої частини гіпофіза і перетворюються в тканині в тестостерон або естрогени. У дорослих жінок вони можуть сприяти статевому потягу, але їх функція у дорослих чоловіків недостатньо вивчена. У жінок після менопаузи, у міру зниження функцій яєчників, основним джерелом естрогенів стають андрогени, що виробляються zona reticularis.
Надниркових залоз
Як зазначалося раніше, кора надниркових залоз виділяє глюкокортикоїди у відповідь на тривалий стрес, такий як важке захворювання. Навпаки, мозок надниркових залоз виділяє свої гормони у відповідь на гострий короткочасний стрес, опосередкований симпатичною нервовою системою (СНС).
Медуллярна тканина складається з унікальних постгангліонових нейронів SNS, які називаються клітинами хромаффіну, які мають великі і неправильної форми, і виробляють нейромедіатори адреналін (також називається адреналіном) та норадреналін (або норадреналін). Адреналін виробляється у більшій кількості - приблизно 4 до 1 співвідношення з норадреналіном - і є більш потужним гормоном. Оскільки клітини хромаффіну виділяють адреналін та норадреналін у системний кровотік, де вони широко подорожують і впливають на віддалені клітини, вони вважаються гормонами. Похідні з амінокислоти тирозину, вони хімічно класифікуються як катехоламіни.
Секреція медуллярного адреналіну та норадреналіну контролюється нервовим шляхом, який походить від гіпоталамуса у відповідь на небезпеку або стрес (шлях SAM). І адреналін, і норадреналін сигналізують клітинам печінки та скелетних м'язів перетворювати глікоген в глюкозу, що призводить до підвищення рівня глюкози в крові. Ці гормони збільшують частоту серцевих скорочень, пульс та артеріальний тиск, щоб підготувати організм до боротьби зі сприйнятою загрозою або тікати від неї. Крім того, шлях розширює дихальні шляхи, підвищуючи рівень кисню в крові. Це також спонукає до розширення судин, ще більше збільшуючи оксигенацію важливих органів, таких як легені, мозок, серце та скелетні м'язи. У той же час він запускає звуження судин до судин, які обслуговують менш важливі органи, такі як шлунково-кишковий тракт, нирки та шкіра, і знижує регулювання деяких компонентів імунної системи. Інші ефекти включають сухість у роті, втрату апетиту, розширення зіниць та втрату периферичного зору. Основні гормони надниркових залоз зведені в табл.\(\PageIndex{1}\).
| Adrenal gland | Associated hormones | Chemical class | Effect |
|---|---|---|---|
| Adrenal cortex | Aldosterone | Steroid | Increases blood Na+ levels |
| Adrenal cortex | Cortisol, corticosterone, cortisone | Steroid | Increase blood glucose levels |
| Adrenal medulla | Epinephrine, norepinephrine | Amine | Stimulate fight-or-flight response |
Disorders Involving the Adrenal Glands
Several disorders are caused by the dysregulation of the hormones produced by the adrenal glands. For example, Cushing’s disease is a disorder characterized by high blood glucose levels and the accumulation of lipid deposits on the face and neck. It is caused by hypersecretion of cortisol. The most common source of Cushing’s disease is a pituitary tumor that secretes cortisol or ACTH in abnormally high amounts. Other common signs of Cushing’s disease include the development of a moon-shaped face, a buffalo hump on the back of the neck, rapid weight gain, and hair loss. Chronically elevated glucose levels are also associated with an elevated risk of developing type 2 diabetes. In addition to hyperglycemia, chronically elevated glucocorticoids compromise immunity, resistance to infection, and memory, and can result in rapid weight gain and hair loss.
In contrast, the hyposecretion of corticosteroids can result in Addison’s disease, a rare disorder that causes low blood glucose levels and low blood sodium levels. The signs and symptoms of Addison’s disease are vague and are typical of other disorders as well, making diagnosis difficult. They may include general weakness, abdominal pain, weight loss, nausea, vomiting, sweating, and cravings for salty food.
Chapter Review
The adrenal glands, located superior to each kidney, consist of two regions: the adrenal cortex and adrenal medulla. The adrenal cortex—the outer layer of the gland—produces mineralocorticoids, glucocorticoids, and androgens. The adrenal medulla at the core of the gland produces epinephrine and norepinephrine.
The adrenal glands mediate a short-term stress response and a long-term stress response. A perceived threat results in the secretion of epinephrine and norepinephrine from the adrenal medulla, which mediate the fight-or-flight response. The long-term stress response is mediated by the secretion of CRH from the hypothalamus, which triggers ACTH, which in turn stimulates the secretion of corticosteroids from the adrenal cortex. The mineralocorticoids, chiefly aldosterone, cause sodium and fluid retention, which increases blood volume and blood pressure.
Interactive Link Questions
Visit this link to view an animation describing the location and function of the adrenal glands. Which hormone produced by the adrenal glands is responsible for mobilization of energy stores?
Answer: Cortisol.
Review Questions
Q. The adrenal glands are attached superiorly to which organ?
A. thyroid
B. liver
C. kidneys
D. hypothalamus
Answer: C
Q. What secretory cell type is found in the adrenal medulla?
A. chromaffin cells
B. neuroglial cells
C. follicle cells
D. oxyphil cells
Answer: A
Q. Cushing’s disease is a disorder caused by ________.
A. abnormally low levels of cortisol
B. abnormally high levels of cortisol
C. abnormally low levels of aldosterone
D. abnormally high levels of aldosterone
Answer: B
Q. Which of the following responses s not part of the fight-or-flight response?
A. pupil dilation
B. increased oxygen supply to the lungs
C. suppressed digestion
D. reduced mental activity
Answer: D
Critical Thinking Questions
Q. What are the three regions of the adrenal cortex and what hormones do they produce?
A. The outer region is the zona glomerulosa, which produces mineralocorticoids such as aldosterone; the next region is the zona fasciculata, which produces glucocorticoids such as cortisol; the inner region is the zona reticularis, which produces androgens.
Q. If innervation to the adrenal medulla were disrupted, what would be the physiological outcome?
A. Damage to the innervation of the adrenal medulla would prevent the adrenal glands from responding to the hypothalamus during the fight-or-flight response. Therefore, the response would be reduced.
Q. Compare and contrast the short-term and long-term stress response.
A. The short-term stress response involves the hormones epinephrine and norepinephrine, which work to increase the oxygen supply to organs important for extreme muscular action such as the brain, lungs, and muscles. In the long-term stress response, the hormone cortisol is involved in catabolism of glycogen stores, proteins, and triglycerides, glucose and ketone synthesis, and downregulation of the immune system.
Glossary
- adrenal cortex
- outer region of the adrenal glands consisting of multiple layers of epithelial cells and capillary networks that produces mineralocorticoids and glucocorticoids
- adrenal glands
- endocrine glands located at the top of each kidney that are important for the regulation of the stress response, blood pressure and blood volume, water homeostasis, and electrolyte levels
- adrenal medulla
- inner layer of the adrenal glands that plays an important role in the stress response by producing epinephrine and norepinephrine
- angiotensin-converting enzyme
- the enzyme that converts angiotensin I to angiotensin II
- alarm reaction
- the short-term stress, or the fight-or-flight response, of stage one of the general adaptation syndrome mediated by the hormones epinephrine and norepinephrine
- aldosterone
- hormone produced and secreted by the adrenal cortex that stimulates sodium and fluid retention and increases blood volume and blood pressure
- chromaffin
- neuroendocrine cells of the adrenal medulla
- cortisol
- glucocorticoid important in gluconeogenesis, the catabolism of glycogen, and downregulation of the immune system
- epinephrine
- primary and most potent catecholamine hormone secreted by the adrenal medulla in response to short-term stress; also called adrenaline
- general adaptation syndrome (GAS)
- the human body’s three-stage response pattern to short- and long-term stress
- glucocorticoids
- hormones produced by the zona fasciculata of the adrenal cortex that influence glucose metabolism
- mineralocorticoids
- hormones produced by the zona glomerulosa cells of the adrenal cortex that influence fluid and electrolyte balance
- norepinephrine
- secondary catecholamine hormone secreted by the adrenal medulla in response to short-term stress; also called noradrenaline
- stage of exhaustion
- stage three of the general adaptation syndrome; the body’s long-term response to stress mediated by the hormones of the adrenal cortex
- stage of resistance
- stage two of the general adaptation syndrome; the body’s continued response to stress after stage one diminishes
- zona fasciculata
- intermediate region of the adrenal cortex that produce hormones called glucocorticoids
- zona glomerulosa
- most superficial region of the adrenal cortex, which produces the hormones collectively referred to as mineralocorticoids
- zona reticularis
- deepest region of the adrenal cortex, which produces the steroid sex hormones called androgens