Физиология желез внутренней и внешней секреции (функции, патофизиология, патология, механизмы регуляции)

Введение

Железа представляет собой функциональную единицу клеток, которые работают вместе, чтобы создать и выпустить продукт в проток или непосредственно в кровоток . Существуют два основных типа желез: экзокринная и эндокринная. Существует важное различие между экзокринными и эндокринными железами. В то время как экзокринные железы выделяют вещества в протоковую систему на эпителиальную поверхность, эндокринные железы выделяют продукты непосредственно в кровоток. [1] Экзокринные выделения выделяются в ацинусе, небольшом скоплении клеток при возникновении железистых протоков. Экзокринные железы подразделяются на подтипы в зависимости от метода секреции, произведенного соединения или формы железы.

Проблемы концерна

Эта статья обсудит:

Различные типы клеток в экзокринной железе и их функции
Эмбриологическое развитие экзокринных желез
Органные системы, на которые воздействует экзокринная физиология
Функции экзокринных желез
Связанные клинические испытания
Патофизиология экзокринных желез
Значимые клинические аспекты

Клеточное строение желез в организме

Экзокринные железы состоят из ацинуса и протока с различными типами клеток соответственно. Эти железы находятся во многих органах организма и демонстрируют большое разнообразие функций их секреции. Таким образом, широкий спектр типов клеток существует в экзокринных железах.

В то время как проток функционирует главным образом для транспортировки железистых выделений, ацинус ответственен за выработку железистых выделений и, как таковой, демонстрирует большее разнообразие клеточного состава. Типичные типы клеток в ацинусе включают серозные, слизистые или сальные. Серозные клетки выделяют изотоническую жидкость, которая содержит белки, такие как ферменты. Слюнные железы в значительной степени состоят из серозных клеток. [2] Слизистые железы выделяют слизь. Типичным примером являются железы Бруннера в двенадцатиперстной кишке. Сальные железы выделяют кожное сало, маслянистое соединение. Сальные железы наиболее распространены в области лица, кожи головы, паха и подмышек. Типы клеток также могут быть дифференцированы гистологически. Клетки слизи обычно окрашиваются светлее, чем их серозные аналоги, когда окрашиваются гематоксилином и эозином.

По мере того как протоки движутся от ацинуса к конечной цели, секреты сначала попадают во внутрилобулярный проток. Внутрилобулярные протоки имеют простой кубовидный эпителий, обычно окруженный паренхимой. Внутрилобулярные протоки стекают в межлобулярные протоки, которые представляют собой простой столбчатый эпителий. Последняя протоковая единица - междолевый проток, распознаваемый многослойным столбчатым эпителием. Соединительная ткань окружает как междолевые, так и междолевые протоки.

Развитие желез в организме

Начальным проявлением образования экзокринных желез является зачаток эпителия , возникающий в результате сложного взаимодействия между популяциями мезенхимальных и эпителиальных клеток. [3] На этот начальный период врастания влияют факторы роста фибробластов, прежде всего FGF10 и кадгерин-2. [4] Другие факторы транскрипции, которые, как было показано, вносят вклад в формирование эпителия, включают HlxB9, Isl1, LEF-1, Msx1 / 2, Pbx1, Pdx1 и Tbx3. [5]

После первоначального формирования эпителиального зачатка происходит удлинение протоков. Этот процесс подвергается посредничеству большой группой молекулярных сигналов, таких как Нетрин-1, TIMP1, амфирегулин, IGF1 и фактор, ингибирующий лейкемию. [5] Некоторые матричные металлопротеиназы (ММР) способствуют восстановлению базальной мембраны и способствуют удлинению протоков. [6] [7] После начального периода удлинения протоков экзокринная железа начинает формировать ветви протоков. NF-каппа-B, как полагают, играет роль [8], а также звуковой еж и Wnts. [3] Когда проток начинает удлиняться, ацинус проходит период клеточной пролиферации и дифференцировки. Из-за большого разнообразия в функции экзокринных желез, точное количество клеточных сигналов и взаимодействий огромно. В целом, однако, большую роль играют молекулы клеточной адгезии, такие как ламинин и кадгерины. [9]

Экзокринный морфогенез - это быстрый процесс. Удлинение и разветвление протоков обычно происходит менее чем за неделю, а образование ацинусов происходит через 5-9 дней. [10] [11] В относительно короткий период развития экзокринные железы образуют и могут начать выделять функциональный продукт.

Вовлеченные системы органов

Из-за разнообразия количества и функций эпителиальных поверхностей в организме многие системы органов используют экзокринные железы для выполнения своих соответствующих действий. Несколько примеров будут включены сюда, включая кожу, рот, желудок, поджелудочную железу, двенадцатиперстную кишку и грудь.

Кожа

Кожа имеет множество экзокринных желез, включая потовые железы и сальные железы. Экзокринные потовые железы являются наиболее распространенной потовой железой в организме и присутствуют почти на каждой внешней поверхности тела. Образующийся пот является прозрачным с небольшим или отсутствующим маслом, которое, в отличие от сальных желез, также обнаруживается на коже, которая выделяет более жирное вещество кожного сала.

Слюнные железы

Слюнные железы во рту являются еще одним примером экзокринных желез и включают околоушные железы, подчелюстные железы и подъязычные железы. В то время как каждая железа имеет уникальную смесь серозных и слизистых клеток, вместе слюнные железы начинают процесс переваривания пищи, одновременно смазывая и защищая поверхности слизистой оболочки.

Желудок

Желудок содержит несколько форм экзокринных желез, которые включают пилорические железы, сердечные железы и фундальные железы. Эти железы включают много различных типов клеток, включая париетальные клетки, главные клетки и G-клетки. Вместе они регулируют рН желудка, высвобождают ферменты для расщепления пищевых продуктов до усвояемой формы и помогают усваивать необходимые витамины и минералы.

Поджелудочная железа

Поджелудочная железа имеет как эндокринную, так и экзокринную функцию. Экзокринная поджелудочная железа способствует перевариванию пищи, высвобождая секрет, богатый бикарбонатом, который помогает нейтрализовать кислую среду, создаваемую в желудке. Секреция также включает пищеварительные ферменты.

Двенадцатиперстная кишка

Бруннеровы железы присутствуют в двенадцатиперстной кишке тонкой кишки. Эти экзокринные железы являются подслизистыми и вырабатывают слизистый продукт, который защищает двенадцатиперстную кишку от кислоты, выделяемой из желудка. Щелочная природа секреции также активирует кишечные ферменты, чтобы помочь с расщеплением пищи и поглощением.

Грудь

Молочная железа является одним из наиболее известных примеров экзокринной железы, обнаруженной в груди. Молочные железы производят молоко, богатое питательными веществами, которое также обеспечивает пассивный иммунитет иммунной системе ребенка.

Функция желез

Специфическая функция экзокринных желез в организме варьируется в зависимости от местоположения и системы органов. Тем не менее, основная роль заключается в создании секрета, который впоследствии высвобождается через систему протоков на поверхность эпителия. Примеры включают выделения, которые способствуют пищеварению, защите слизистой оболочки, терморегуляции, смазыванию и питанию.

Механизм работы желез

Три механизма, с помощью которых экзокринные железы выпускают свои секреты, включают мерокрин, апокрин и голокрин. Мерокринные железы являются наиболее распространенным подтипом. По определению секреции мерокринных желез выходят из клетки через экзоцитоз. В этом методе секреции нет повреждения клеток. Примером мерокринной секреции является потовая железа. Апокринные железы, напротив, образуют почки мембраны, которые разрываются в проток, теряя при этом часть клеточной мембраны. Хорошо известной апокринной железой является молочная железа, вырабатывающая грудное молоко. Последний подтип экскреции - голокринный, при котором клеточная мембрана разрывается, высвобождая свой продукт в проток. Сальные железы представляют собой голокринную секрецию.

Тестирование функции желез в организме

В общем, тестирование на индивидуальную экзокринную грандиозную функцию не проводится. Однако дисфункция экзокринных желез может создавать широкий спектр клинических проявлений.

Визуализация может быть выполнена для подтверждения диагноза в случаях заблокированных желез. Сиалолитиаз относится к случаям, когда камень попадает в слюнную железу или проток, а сиалоаденит относится к воспалению железы. КТ и ультразвук являются эффективными методами выявления и локализации камней. [12]

Сама печень действует как экзокринная железа, когда вырабатывает и выводит желчь для хранения в желчном пузыре в ожидании изгнания и выпуска через проток поджелудочной железы в двенадцатиперстную кишку. Обструкция в любой точке этого пути может вызвать холецистит из-за воспаления и дисфункции желчного пузыря. Ультразвук является первоначальным диагностическим тестом для диагностики холецистита. [13]

При муковисцидозе натрий и хлорид не реабсорбируются в потовых протоках из-за дисфункционального белка CFTR, что приводит к аномально соленой коже. Тест хлорида пота является основным тестом для диагностики муковисцидоза. [14]

Недостаточность поджелудочной железы возникает, когда экзокринные железы поджелудочной железы больше не способны продуцировать пищеварительные ферменты, необходимые для расщепления пищи в тонкой кишке. Общие этиологии включают хронический панкреатит, муковисцидоз и наследственный гемохроматоз. Несколько методов могут быть использованы для оценки функции экзокринной поджелудочной железы. Нарушение всасывания жира может привести к дефициту жирорастворимых витаминов A, D, E и K. Таким образом, уровень витаминов можно использовать для оценки функции поджелудочной железы. [15] Тестирование фекальной эластазы-1 является еще одним методом с относительно высокой специфичностью и чувствительностью. Низкий уровень фекальной эластазы-1 указывает на плохо функционирующую экзокринную поджелудочную железу. [16] Однако наиболее чувствительным методом диагностики экзокринной недостаточности поджелудочной железы является использование прямых тестов функции поджелудочной железы, таких как тест на холецистокинин (CCK) или тест на стимуляцию секретином [17].

Патофизиология желез внутренней и внешней секреции

Синдром Шегрена

Синдром Шегрена обычно связан с ревматоидным артритом и другими ревматическими заболеваниями. Синдром является аутоиммунным заболеванием, которое демонстрирует снижение функции слезной и слюнной желез, что также может иметь ассоциированные системные симптомы. [18] Заболевание характеризуется сухостью глаз и рта из-за дисфункции железы. Из-за сухости во рту у пациентов с синдромом Шегрена наблюдается повышенный уровень орального кандидоза и кариеса. [19] [20]

Муковисцидоз

Муковисцидоз является аутосомно-рецессивным заболеванием, которое вызывает нарушение транспорта хлоридов из-за мутации белка CFTR. Поскольку CFTR участвует в выработке пота, слизи и пищеварительных жидкостей, мутация оказывает непосредственное влияние на секрецию экзокринных желез. Действительно, примерно у 90% детей, родившихся с муковисцидозом, развивается недостаточность поджелудочной железы к одному году [21].

Юношеские угри

Распространенность прыщей составляет от 35 до 90% среди подростков. [22] Расстройство поражает пилосебациальную единицу, примером которой являются сальные железы. Патогенез является многофакторным и часто включает гиперкератинизацию фолликула, увеличение выработки кожного сала и пролиферацию угрей Propionibacterium с сопутствующим воспалением. По мере накопления кожного сала образуется открытая комедия, также известная как белая голова. Гиперкератизация и увеличение выработки кожного сала приводят к закупориванию пор в подушечно-слизистой оболочке. Когда липиды в кожном сале окисляются, фолликулярное отверстие открывается, образуя открытый комедон или угрей.

Лечение прыщей в значительной степени зависит от тяжести воспалительных симптомов, но местные ретиноиды обычно являются препаратами первой линии, хотя противомикробные препараты являются дополнительным вариантом для рефрактерных случаев. [23] В тяжелых случаях нодуло-кистозных угрей или у пациентов, которые не прошли курс лечения системными антибиотиками, следует принимать пероральный изотретиноин [24]

Клиническое значение нарушения работы желез в организме

Экзокринная железа может быть найдена во многих органах и выполняет широкий спектр функций в организме. Из-за этого факта, понимание физиологии экзокринных желез имеет важное значение для работников здравоохранения. Экзокринные железы можно найти во всем, от кожи до поджелудочной железы, и обеспечивают организм методом выделения секретов, содержащих белки, слизь и другие продукты, на эпителиальные поверхности вокруг тела. Дисфункция желез внутренней секреции связана с такими же заболеваниями, как обыкновенные угри и синдром Шегрена.

Литература по физиологии желез внешней и внутренней секреции

Murphrey MB, Vaidya T. StatPearls [Internet]. StatPearls Publishing; Treasure Island (FL): Sep 20, 2019. Histology, Apocrine Gland.
Holmberg KV, Hoffman MP. Anatomy, biogenesis and regeneration of salivary glands. Monogr Oral Sci. 2014;24:1-13.
Hogan BL. Morphogenesis. Cell. 1999 Jan 22;96(2):225-33.
Govindarajan V, Ito M, Makarenkova HP, Lang RA, Overbeek PA. Endogenous and ectopic gland induction by FGF-10. Dev. Biol. 2000 Sep 01;225(1):188-200.
Wang J, Laurie GW. Organogenesis of the exocrine gland. Dev. Biol. 2004 Sep 01;273(1):1-22.
Witty JP, Wright JH, Matrisian LM. Matrix metalloproteinases are expressed during ductal and alveolar mammary morphogenesis, and misregulation of stromelysin-1 in transgenic mice induces unscheduled alveolar development. Mol. Biol. Cell. 1995 Oct;6(10):1287-303.
Sympson CJ, Talhouk RS, Alexander CM, Chin JR, Clift SM, Bissell MJ, Werb Z. Targeted expression of stromelysin-1 in mammary gland provides evidence for a role of proteinases in branching morphogenesis and the requirement for an intact basement membrane for tissue-specific gene expression. J. Cell Biol. 1994 May;125(3):681-93.
Brantley DM, Chen CL, Muraoka RS, Bushdid PB, Bradberry JL, Kittrell F, Medina D, Matrisian LM, Kerr LD, Yull FE. Nuclear factor-kappaB (NF-kappaB) regulates proliferation and branching in mouse mammary epithelium. Mol. Biol. Cell. 2001 May;12(5):1445-55.
Yurchenco PD, Amenta PS, Patton BL. Basement membrane assembly, stability and activities observed through a developmental lens. Matrix Biol. 2004 Jan;22(7):521-38.
Wessells NK, Evans J. Ultrastructural studies of early morphogenesis and cytodifferentiation in the embryonic mammalian pancreas. Dev. Biol. 1968 Apr;17(4):413-46.
Wolff MS, Mirels L, Lagner J, Hand AR. Development of the rat sublingual gland: a light and electron microscopic immunocytochemical study. Anat. Rec. 2002 Jan 01;266(1):30-42.
Thomas WW, Douglas JE, Rassekh CH. Accuracy of Ultrasonography and Computed Tomography in the Evaluation of Patients Undergoing Sialendoscopy for Sialolithiasis. Otolaryngol Head Neck Surg. 2017 May;156(5):834-839.
Shea JA, Berlin JA, Escarce JJ, Clarke JR, Kinosian BP, Cabana MD, Tsai WW, Horangic N, Malet PF, Schwartz JS. Revised estimates of diagnostic test sensitivity and specificity in suspected biliary tract disease. Arch. Intern. Med. 1994 Nov 28;154(22):2573-81.
Denning CR, Huang NN, Cuasay LR, Shwachman H, Tocci P, Warwick WJ, Gibson LE. Cooperative study comparing three methods of performing sweat tests to diagnose cystic fibrosis. Pediatrics. 1980 Nov;66(5):752-7
Dutta SK, Bustin MP, Russell RM, Costa BS. Deficiency of fat-soluble vitamins in treated patients with pancreatic insufficiency. Ann. Intern. Med. 1982 Oct;97(4):549-52.
Domínguez-Muñoz JE, Hieronymus C, Sauerbruch T, Malfertheiner P. Fecal elastase test: evaluation of a new noninvasive pancreatic function test. Am. J. Gastroenterol. 1995 Oct;90(10):1834-7.
Heij HA, Obertop H, Schmitz PI, van Blankenstein M, Westbroek DL. Evaluation of the secretin-cholecystokinin test for chronic pancreatitis by discriminant analysis. Scand. J. Gastroenterol. 1986 Jan;21(1):35-40.
Asmussen K, Andersen V, Bendixen G, Schiødt M, Oxholm P. A new model for classification of disease manifestations in primary Sjögren's syndrome: evaluation in a retrospective long-term study. J. Intern. Med. 1996 Jun;239(6):475-82.
Wu AJ. The oral component of Sjögren's syndrome: pass the scalpel and check the water. Curr Rheumatol Rep. 2003 Aug;5(4):304-10.
Soto-Rojas AE, Villa AR, Sifuentes-Osornio J, Alarcón-Segovia D, Kraus A. Oral candidiasis and Sjögren's syndrome. J. Rheumatol. 1998 May;25(5):911-5.
Bronstein MN, Sokol RJ, Abman SH, Chatfield BA, Hammond KB, Hambidge KM, Stall CD, Accurso FJ. Pancreatic insufficiency, growth, and nutrition in infants identified by newborn screening as having cystic fibrosis. J. Pediatr. 1992 Apr;120(4 Pt 1):533-40.
Stathakis V, Kilkenny M, Marks R. Descriptive epidemiology of acne vulgaris in the community. Australas. J. Dermatol. 1997 Aug;38(3):115-23.
Zaenglein AL, Pathy AL, Schlosser BJ, Alikhan A, Baldwin HE, Berson DS, Bowe WP, Graber EM, Harper JC, Kang S, Keri JE, Leyden JJ, Reynolds RV, Silverberg NB, Stein Gold LF, Tollefson MM, Weiss JS, Dolan NC, Sagan AA, Stern M, Boyer KM, Bhushan R. Guidelines of care for the management of acne vulgaris. J. Am. Acad. Dermatol. 2016 May;74(5):945-73.e33.
Liu A, Yang DJ, Gerhardstein PC, Hsu S. Relapse of acne following isotretinoin treatment: a retrospective study of 405 patients. J Drugs Dermatol. 2008 Oct;7(10):963-6.

^Наверх