Развитие эндокринной системы
![]() | Эта статья о биологии может быть чрезмерно ориентирована на человека . ( Май 2023 г. ) |
Эта статья является частью серии статей о |
Развитие систем органов |
---|
Эндокринная система плода — одна из первых систем, формирующихся во время внутриутробного развития человека. Эндокринная система возникает из всех трех эмбриональных зародышевых листков. Эндокринные железы, вырабатывающие стероидные гормоны, такие как половые железы и кора надпочечников, возникают из мезодермы. Напротив, эндокринные железы, возникающие из энтодермы и эктодермы, вырабатывают аминные, пептидные и белковые гормоны. [1]
Надпочечники
[ редактировать ]плода Кору надпочечников можно определить в течение четырех недель беременности . [2] Кора надпочечников возникает из утолщения промежуточной мезодермы . [3] На пятой-шестой неделе беременности мезонефрос дифференцируется в ткань, известную как гонадный гребень. Гонадный гребень производит стероидогенные клетки как для гонад, так и для коры надпочечников. [4] Мозговое вещество надпочечников происходит из эктодермальных клеток . Клетки, которые станут тканью надпочечников, перемещаются забрюшинно в верхнюю часть мезонефроса. На семи неделях беременности к клеткам надпочечников присоединяются симпатические клетки, исходящие из нервного гребня, и образуют мозговое вещество надпочечников . К концу восьмой недели надпочечники инкапсулируются и образуют отдельный орган над развивающимися почками. [4] При рождении надпочечники весят примерно восемь-девять граммов (вдвое больше, чем у взрослых надпочечников) и составляют 0,5% от общей массы тела. На 25 неделе развивается зона коры надпочечников взрослого человека, отвечающая за первичный синтез стероидов в первые недели постнатального периода. [2]
Щитовидная железа
[ редактировать ]Щитовидная железа развивается из двух разных скоплений эмбриональных клеток. Одна часть связана с утолщением дна глотки, которое служит предшественником тироксина (Т 4 ), продуцирующего фолликулярные клетки. Другая часть образуется из каудальных отростков четвертого глоточно-жаберного мешочка, в результате чего образуются парафолликулярные клетки, секретирующие кальцитонин. [5] Эти две структуры проявляются к 16–17 дням беременности. Примерно на 24-й день беременности развивается слепое отверстие — тонкий колбообразный дивертикул срединной закладки . Примерно на 24-32 день беременности срединный зачаток превращается в двудольную структуру. К 50 дню беременности медиальный и латеральный зачатки срослись. [6] На 12 неделе беременности щитовидная железа плода способна запасать йод для производства ТРГ , ТТГ и свободного гормона щитовидной железы. В 20 недель плод способен реализовать механизмы обратной связи по выработке гормонов щитовидной железы. Во время развития плода Т 4 является основным гормоном щитовидной железы, вырабатываемым в то время как трийодтиронин (Т 3 ) и его неактивное производное, обратный Т 3 , не обнаруживаются до третьего триместра. [2]
Паращитовидные железы
[ редактировать ]
Когда эмбрион достигает четырех недель беременности, паращитовидные железы . начинают развиваться [7] Человеческий эмбрион образует пять наборов глоточных мешков, выстланных энтодермой . Третий и четвертый мешочки отвечают за развитие нижних и верхних паращитовидных желез соответственно. [8] Третий глоточный мешок встречается с развивающейся щитовидной железой и мигрирует вниз к нижним полюсам долей щитовидной железы. Четвертый глоточный мешок позже встречается с развивающейся щитовидной железой и мигрирует к верхним полюсам долей щитовидной железы. На 14 неделе беременности паращитовидные железы начинают увеличиваться с 0,1 мм в диаметре до примерно 1–2 мм при рождении. [9] Развивающиеся паращитовидные железы физиологически функционируют начиная со второго триместра. [ нужна ссылка ]
Исследования на мышах показали, что вмешательство в ген HOX15 паращитовидной железы может вызвать аплазию , что позволяет предположить, что этот ген играет важную роль в развитии паращитовидной железы. [9] Также было показано, что гены TBX1 , CRKL , GATA3 , GCM2 и SOX3 играют решающую роль в формировании паращитовидной железы. Мутации в генах TBX1 и CRKL коррелируют с синдромом ДиДжорджа , тогда как мутации в GATA3 также приводят к синдрому, подобному ДиДжорджу. [10] Пороки развития гена GCM2 приводят к гипопаратиреозу. [11] Исследования мутаций гена SOX3 показали, что он играет роль в развитии паращитовидной железы. Эти мутации также приводят к различной степени гипопитуитаризма. [12]
поджелудочная железа
[ редактировать ]плода человека Поджелудочная железа начинает развиваться к четвертой неделе беременности. Пять недель спустя альфа- и бета-клетки начали появляться поджелудочной железы. Достигнув восьми-десяти недель развития, поджелудочная железа начинает вырабатывать инсулин , глюкагон , соматостатин и полипептид поджелудочной железы . [13] На ранних стадиях развития плода количество альфа-клеток поджелудочной железы превышает количество бета-клеток поджелудочной железы. Альфа-клетки достигают своего пика на средней стадии беременности. Начиная со средней стадии и до срока, количество бета-клеток продолжает увеличиваться, пока они не достигнут соотношения примерно 1:1 с альфа-клетками. Концентрация инсулина в поджелудочной железе плода составляет 3,6 пмоль/г на 7-10 неделе беременности и повышается до 30 пмоль/г на 16-25 неделе беременности. В ближайшем будущем концентрация инсулина увеличивается до 93 пмоль/г. [14] Эндокринные клетки распространились по всему телу в течение 10 недель. На 31 неделе развития островки Лангерганса . дифференцировались [ нужна ссылка ]
Хотя к 14–24 неделям беременности поджелудочная железа плода уже имеет функциональные бета-клетки, количество инсулина, высвобождаемого в кровоток, относительно невелико. В исследовании беременных женщин, вынашивающих плоды на средней и ближайшей стадиях развития, у плодов не наблюдалось повышения уровня инсулина в плазме в ответ на инъекции высоких уровней глюкозы. [14] В отличие от инсулина, уровни глюкагона в плазме плода относительно высоки и продолжают увеличиваться во время развития. [15] В середине беременности концентрация глюкагона составляет 6 мкг/г по сравнению с 2 мкг/г у взрослых людей. Как и инсулин, уровни глюкагона в плазме плода не изменяются в ответ на инфузию глюкозы. [16] Однако исследование инфузии аланина беременным женщинам показало увеличение концентрации глюкагона в пуповинной крови и матери, демонстрируя реакцию плода на воздействие аминокислот. [14]
Таким образом, хотя альфа- и бета-островковые клетки поджелудочной железы плода полностью развиты и способны синтезировать гормоны в течение оставшегося периода созревания плода, островковые клетки относительно незрелы в своей способности вырабатывать глюкагон и инсулин. Считается, что это является результатом относительно стабильных уровней концентрации глюкозы в сыворотке плода , достигаемых за счет переноса глюкозы матерью через плаценту. С другой стороны, стабильные уровни глюкозы в сыворотке плода можно объяснить отсутствием передачи сигналов поджелудочной железой, инициируемой инкретинами во время кормления. [16] Кроме того, клетки островков поджелудочной железы плода не способны в достаточной степени продуцировать цАМФ и быстро разрушают цАМФ с помощью фосфодиэстеразы, необходимой для секреции глюкагона и инсулина. [14]
Во время развития плода запасы гликогена контролируются фетальными глюкокортикоидами и плацентарным лактогеном . Фетальный инсулин отвечает за увеличение поглощения глюкозы и липогенеза на этапах, предшествующих рождению. Клетки плода содержат большее количество рецепторов инсулина по сравнению со взрослыми клетками, и рецепторы инсулина плода не подавляются в случаях гиперинсулинемии . [14] Для сравнения, гаптические рецепторы глюкагона плода снижены по сравнению со взрослыми клетками, и гликемический эффект глюкагона притупляется. [15] Это временное физиологическое изменение способствует ускорению развития плода в последнем триместре.Плохо управляемый сахарный диабет у матери связан с макросомией плода , повышенным риском выкидыша и дефектами развития плода. Материнская гипергликемия также связана с повышенным уровнем инсулина и гиперплазией бета-клеток у переношенных детей. [16] Дети матерей с диабетом подвергаются повышенному риску таких заболеваний, как: полицитемия , тромбоз почечных вен , гипокальциемия , респираторный дистресс-синдром , желтуха , кардиомиопатия , врожденные пороки сердца и неправильное развитие органов. [17]
Гонады
[ редактировать ]Репродуктивная система начинает развиваться на четвертой-пятой неделе беременности с миграции зародышевых клеток. Бипотенциальная гонада возникает в результате скопления медиовентральной области мочеполового гребня. Через пять недель развивающиеся гонады отрываются от зачатка надпочечников. Дифференцировка гонад начинается через 42 дня после зачатия.
Развитие мужских половых желез
[ редактировать ]У мужчин семенники формируются на шестой неделе беременности, а клетки Сертоли начинают развиваться на восьмой неделе беременности. SRY , локус, определяющий пол, служит для дифференциации клеток Сертоли . Клетки Сертоли являются источником антимюллерова гормона . После синтеза антимюллеров гормон инициирует ипсилатеральную регрессию мюллерова тракта и подавляет развитие женских внутренних особенностей. На 10 неделе беременности клетки Лейдига начинают вырабатывать гормоны андрогены. Андрогенный гормон дигидротестостерон отвечает за развитие наружных половых органов мужчины. [18]
Яички опускаются во время внутриутробного развития в виде двухэтапного процесса, который начинается на восьмой неделе беременности и продолжается до середины третьего триместра. На трансабдоминальной стадии (от 8 до 15 недель беременности) губернакулярная связка сокращается и начинает утолщаться. Краниоподвесочная связка начинает разрушаться. Эта стадия регулируется секрецией инсулиноподобного фактора 3 (INSL3), релаксиноподобного фактора, продуцируемого яичками, и G-связанного рецептора INSL3, LGR8. Во время трансингвинальной фазы (от 25 до 35 недель беременности) яички опускаются в мошонку. Эта стадия регулируется андрогенами, бедренно-половым нервом и пептидом, связанным с геном кальцитонина. Во втором и третьем триместре развитие яичек завершается уменьшением количества фетальных клеток Лейдига, а также удлинением и скручиванием семенных канатиков . [19]
Развитие женских половых желез
[ редактировать ]У самок яичники морфологически становятся видимыми к 8-й неделе беременности. Отсутствие тестостерона приводит к уменьшению вольфовых структур. Мюллеровы структуры сохраняются и развиваются в маточные трубы, матку и верхнюю часть влагалища. Мочеполовой синус развивается в уретру и нижнюю часть влагалища, половой бугорок — в клитор, мочеполовые складки — в малые половые губы, а мочеполовые отеки — в большие половые губы. На 16 неделе беременности яичники вырабатывают рецепторы ФСГ и ЛГ/ХГЧ . На 20 неделе беременности присутствуют предшественники тека-клеток и происходит митоз оогониев. На 25 неделе беременности яичник морфологически определяется и фолликулогенез . может начаться [19]
Исследования экспрессии генов показывают, что в развитии яичников участвует определенный набор генов, такой как фоллистатин и множественные ингибиторы циклинкиназы. [20] Ассортимент генов и белков, таких как WNT4, [21] РСПО1, [22] ФОКС2, [23] и различные рецепторы эстрогена [24] - было показано, что они предотвращают развитие яичек или развитие клеток мужского типа. [25]
Гипофиз
[ редактировать ]Гипофиз формируется внутри ростральной нервной пластинки. Карман Ратке, полость эктодермальных клеток ротоглотки , формируется между четвертой и пятой неделями беременности. [26] и при полном развитии дает начало передней доле гипофиза. [27] К семи неделям беременности начинает развиваться сосудистая система передней доли гипофиза. В течение первых 12 недель беременности передняя доля гипофиза подвергается клеточной дифференцировке. На 20 неделе беременности портальная система гипофиза сформировалась . Карман Ратке растёт по направлению к третьему желудочку и срастается с дивертикулом. При этом просвет исчезает, и структура становится расщелиной Ратке. Задняя доля гипофиза формируется из дивертикула. Части гипофизарной ткани могут оставаться по средней линии носоглотки. В редких случаях это приводит к функционирующим эктопическим гормон-секретирующим опухолям носоглотки. [28]
Функциональное развитие передней доли гипофиза включает пространственно-временную регуляцию транскрипционных факторов, экспрессируемых в стволовых клетках гипофиза, и динамические градиенты местных растворимых факторов. [29] [30] Координация дорсального градиента морфогенеза гипофиза зависит от нейроэктодермальных сигналов от воронкообразного костного морфогенетического белка 4 (BMP4). [27] Этот белок отвечает за развитие начальной инвагинации кармана Ратке. Другими важными белками, необходимыми для пролиферации клеток гипофиза, являются фактор роста фибробластов 8 (FGF8), [31] Внт4, [32] и Wnt5. [32] На формирование вентрального паттерна развития и экспрессию факторов транскрипции влияют градиенты BMP2 и белка sonic hedgehog (SHH). Эти факторы необходимы для координации ранних моделей пролиферации клеток. [33]
На шестой неделе беременности кортикотрофные клетки можно идентифицировать . К семи неделям беременности передняя доля гипофиза способна секретировать АКТГ. В течение восьми недель беременности соматотрофные клетки начинают развиваться с цитоплазматической экспрессией гормона роста человека. Как только плод достигает 12-недельного развития, тиреотрофы начинают экспрессировать бета-субъединицы ТТГ, тогда как гонадотрофы экспрессируют бета-субъединицы ЛГ и ФСГ. [34] Плоды мужского пола преимущественно продуцируют гонадотрофы, экспрессирующие ЛГ, тогда как плоды женского пола производят равную экспрессию гонадотрофов, экспрессирующих ЛГ и ФСГ. [35] На 24 неделе беременности лактотрофы , экспрессирующие пролактин. начинают появляться [34]
Ссылки
[ редактировать ]- ^
В эту статью включен текст , доступный по лицензии CC BY 4.0 . Беттс, Дж. Гордон; Дезе, Питер; Джонсон, Эдди; Джонсон, Джоди Э; Король, Оксана; Круз, Дин; По, Брэндон; Мудро, Джеймс; Уомбл, Марк Д; Янг, Келли А. (27 июля 2023 г.). Анатомия и физиология . Хьюстон: OpenStax CNX. 17.11 Развитие и старение эндокринной системы. ISBN 978-1-947172-04-3 .
- ^ Перейти обратно: а б с Гарднер, Дэвид Г.; Шобак, Долорес (2011). Базовая и клиническая эндокринология Гринспена (9-е изд.). Нью-Йорк: МакГроу Хилл. п. 562. ИСБН 978-0-07-162243-1 .
- ^ Мелмед, Шломо; Полонский, Кеннет С. (2011). Учебник эндокринологии Уильямса (12-е изд.). Сондерс. п. 839. ИСБН 978-1437703245 .
- ^ Перейти обратно: а б Песковиц, Ора Х.; Югстер, Эрика А. (2004). Детская эндокринология: механизмы, проявления и управление (1-е изд.). Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 549. ИСБН 978-0781740593 .
- ^ Сантистебан, П. (2004). Браверман Л.Е., Ютигер Р.Д. (ред.). «Щитовидная железа» Вернера и Ингбара: фундаментальный и клинический текст (9-е изд.). Дж. Б. Липпинкотт. стр. 8–25. ISBN 978-0781750479 .
- ^ Мелмед, Шломо; Полонский, Кеннет С. (2011). Учебник эндокринологии Уильямса (12-е изд.). Сондерс. п. 844. ИСБН 978-1437703245 .
- ^ Гарднер, Дэвид Г.; Шобак, Долорес (2011). Базовая и клиническая эндокринология Гринспена (9-е изд.). Нью-Йорк: МакГроу Хилл. п. 811. ИСБН 978-0-07-162243-1 .
- ^ Фишер, Делберт А.; Браун, Розалинда С. (2012). «Созревание функции щитовидной железы в перинатальном периоде и в детском возрасте». «Щитовидная железа» Вернера и Ингбара: фундаментальный и клинический текст (10-е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. стр. 775–786. ISBN 978-1451120639 .
- ^ Перейти обратно: а б Мелмед, Шломо; Полонский, Кеннет С. (2011). Учебник эндокринологии Уильямса (12-е изд.). Сондерс. п. 851. ИСБН 978-1437703245 .
- ^ Мяо, Д.; Он Б.; Караплис С.; и др. (1 мая 2002 г.). «Паратиреоидный гормон необходим для нормального формирования костей плода» . Джей Клин Инвест . 109 (9): 1173–1182. дои : 10.1172/JCI14817 . ПМК 150965 . ПМИД 11994406 .
- ^ Хохберг, Зеев; Тиозано, Д. (10 марта 2004 г.). «Нарушения минерального обмена». Детская эндокринология: механизмы, проявления и управление (1-е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. стр. 614–640. ISBN 978-0781740593 .
- ^ Чаша, MR; Несбит М.А.; Хардинг Б.; и др. (1 октября 2005 г.). «Интерстициальная делеция-вставка, затрагивающая хромосомы 2p25.3 и Xq27.1, расположенные рядом с SOX3, вызывает Х-сцепленный рецессивный гипопаратиреоз» . Джей Клин Инвест . 115 (10): 2822–2831. дои : 10.1172/JCI24156 . ПМК 1201662 . ПМИД 16167084 .
- ^ Эдлунд, Х. (июль 2012 г.). «Органогенез поджелудочной железы - механизмы развития и значение для терапии». Нат преподобный Жене . 3 (7): 524–32. дои : 10.1038/nrg841 . ПМИД 12094230 . S2CID 2436869 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Сперлинг, Массачусетс; Тульчинский Д.; Литтл, AB (24 мая 1994 г.). «Углеводный обмен: инсулин и глюкагоны». Эндокринология матери и плода (2-е изд.). Сондерс. стр. 380–400. ISBN 0721642322 .
- ^ Перейти обратно: а б Жирар, Дж. (ноябрь 1989 г.). «Контроль метаболизма глюкозы у плода и новорожденного гормонами поджелудочной железы». Клиническая эндокринология и обмен веществ Байера . 3 (3): 817–836. дои : 10.1016/S0950-351X(89)80055-2 . ПМИД 2698157 .
- ^ Перейти обратно: а б с Мелмед, Шломо; Полонский, Кеннет С. (2011). Учебник эндокринологии Уильямса (12-е изд.). Сондерс. стр. 852–4. ISBN 978-1437703245 .
- ^ Рахман, М. Эхласур; Хан, MR (01 января 2011 г.). «Неонатология». Сущность педиатрии (4-е изд.). Эльзевир. п. 44. ИСБН 978-8131228043 .
- ^ Мелмед, Шломо; Полонский, Кеннет С. (2011). Учебник эндокринологии Уильямса (12-е изд.). Сондерс. п. 869. ИСБН 978-1437703245 .
- ^ Перейти обратно: а б Мелмед, Шломо; Полонский, Кеннет С. (2011). Учебник эндокринологии Уильямса (12-е изд.). Сондерс. п. 881. ИСБН 978-1437703245 .
- ^ Неф, С; Шаад О; Столлингс Н; и др. (15 ноября 2005 г.). «Экспрессия генов во время определения пола раскрывает надежную женскую генетическую программу в начале развития яичников». Дев. Биол . 287 (2): 361–377. дои : 10.1016/j.ydbio.2005.09.008 . ПМИД 16214126 .
- ^ Вайнио, С; Хейккила М; Кисперт А; и др. (4 февраля 1999 г.). «Развитие самок млекопитающих регулируется передачей сигналов Wnt-4». Природа . 397 (6718): 405–409. Бибкод : 1999Natur.397..405V . дои : 10.1038/17068 . ПМИД 9989404 . S2CID 4408910 .
- ^ Чассо, А; Грегуар Э.П.; Мальяно М; и др. (5 ноября 2008 г.). «Генетика дифференцировки яичников: Rspo1, главный игрок». Природа . 2 (4–5): 219–227. дои : 10.1159/000152038 . ПМИД 18987496 . S2CID 207552426 .
- ^ Уленгаут, Н; Якоб С; Анлаг К; и др. (11 декабря 2009 г.). «Соматическое половое перепрограммирование яичников взрослых в семенники путем абляции FOXL2» . Клетка . 139 (6): 1130–1142. дои : 10.1016/j.cell.2009.11.021 . ПМИД 20005806 .
- ^ Коуз, Дж; Хьюитт С; Группа Д; и др. (17 декабря 1999 г.). «Постнатальная смена пола яичников у мышей, у которых отсутствуют альфа- и бета-рецепторы эстрогена» . Наука . 286 (5448): 2328–2331. дои : 10.1126/science.286.5448.2328 . ПМИД 10600740 .
- ^ Бевердам, А; Купман П. (1 февраля 2006 г.). «Профилирование экспрессии очищенных соматических клеток гонад мыши в течение критического временного окна определения пола выявило новые гены-кандидаты для синдромов полового дисгенеза у человека» . Хум Мол Жене . 15 (3): 417–431. дои : 10.1093/hmg/ddi463 . ПМИД 16399799 .
- ^ Ратке, Х (1838). «О создании железки». Анат. Знать. : 482-485.
- ^ Перейти обратно: а б Этчеверс, ХК; Ле Дуарен Н.М.; и др. (1 апреля 2001 г.). «Головной нервный гребень снабжает перицитами и гладкомышечными клетками все кровеносные сосуды лица и переднего мозга». Разработка . 128 (7): 1059–1068. дои : 10.1242/dev.128.7.1059 . ПМИД 11245571 .
- ^ Глейберман, А.С.; Федцова Н.Г.; Розенфельд М.Г. (15 сентября 1999 г.). «Тканевые взаимодействия в индукции передней доли гипофиза: роль вентрального промежуточного мозга, мезенхимы и хорды» . Дев. Биол . 213 (2): 340–353. дои : 10.1006/dbio.1999.9386 . ПМИД 10479452 .
- ^ Скалли, КМ; Розенфельд М.Г. (22 марта 2002 г.). «Развитие гипофиза: регуляторные коды органогенеза млекопитающих». Наука . 295 (5563): 2231–2235. Бибкод : 2002Sci...295.2231S . дои : 10.1126/science.1062736 . ПМИД 11910101 . S2CID 31984040 .
- ^ Уорд, Роуд; Камень БМ; Рацман Л.Т.; и др. (июнь 2006 г.). «Пролиферация клеток и васкуляризация на мышиных моделях дефицита гормонов гипофиза». Мол Эндокринол . 20 (6): 1378–1390. дои : 10.1210/me.2005-0409 . ПМИД 16556738 .
- ^ Маккейб, MJ; Гастон-Массуэ С; Циафери V; и др. (октябрь 2011 г.). «Новые мутации FGF8, связанные с рецессивной голопрозэнцефалией, черепно-лицевыми дефектами и гипоталамо-гипофизарной дисфункцией» . J Clin Эндокринол Метаб . 96 (10): 1709–1718. дои : 10.1210/jc.2011-0454 . ПМЦ 3417283 . ПМИД 21832120 .
- ^ Перейти обратно: а б Чжу, Х; Ван Дж; Ю НГ; Розенфельд М.Г. (декабрь 2007 г.). «Сигнальная и эпигенетическая регуляция развития гипофиза» . Curr Opin Cell Biol . 19 (6): 605–611. дои : 10.1016/j.ceb.2007.09.011 . ПМК 2796608 . ПМИД 17988851 .
- ^ Трейер, М; Глейберман А.С.; О'Коннелл С.М.; и др. (1 июня 1998 г.). «Требования к многоступенчатой передаче сигналов для органогенеза гипофиза in vivo» . Генс Дев . 12 (11): 1691–1704. дои : 10.1101/gad.12.11.1691 . ПМК 316866 . ПМИД 9620855 .
- ^ Перейти обратно: а б Мелмед, Шломо; Полонский, Кеннет С. (2011). Учебник эндокринологии Уильямса (12-е изд.). Сондерс. п. 177. ИСБН 978-1437703245 .
- ^ Аса, СЛ; Ковач К; Ласло Ф.А.; и др. (1986). «Аденогипофиз плода человека: гистологический и иммуноцитохимический анализ». Нейроэндокринология . 43 (3): 308–316. дои : 10.1159/000124545 . ПМИД 3016583 .