background image

1

 

 

 

HISTOLOGY

 

Prof.Dr. Huda Al-khateeb 

Lec. 3 

ENDOCRINE SYSTEM 

 

ADRENAL (SUPRARENAL) GLANDS 

 

They are paired, flattened, triangular bodies that are located 
superior to the superior pole of the kidney. Both glands are 
weighing  8  gm.  They  are  approximately  5x4x1  cm  in 
diameter. 

Adrenal  gland  is  enclosed  by  a  dense  connective  tissue 
capsule. Its stroma is composed of rich network of reticular 
fibers that support the secretory cells. 

Suprarenal  gland  has  two  parts  that  are  of  different 
embryonic origin, these are: 

1.  Cortex  (90%)  –  derived  from  the  genital  ridge  of  the 

mesoderm. 

2.  Medulla (10%) – derived from neural crest cells. 

 


background image

2

 

 

 

Adrenal cortex: 

It  is  subdivided  into  three  concentric  layers,  which  are  not 
sharply  defined  (because  they  are  derived  from  the  same 
embryonic origin). These are: 

a) Zona glomerulosa 
b) Zona fasciculata 
c) Zona reticularis 

Note:  all  cells  of  the  adrenal  cortex  reveal  ultrastructurall 
features of steroid-hormone secreting cells. 

 

Zona glomerulosa: characterized by being: 

  Thin  outer  layer  (15%)  that  is  located  just  under  the 

capsule 

  Light  microscopical  exam  shows  that  its  cells  are 

pyramidal  and  arranged  in  rounded  or  arched  groups 
that are surrounded by capillaries. 

  Their  nuclei  are  rounded  and  central  while  cytoplasm 

is lightly basophilic 

  These 

cells 

are 

responsible 

for 

secretion 

of 

mineralocorticoids 

mainly 

aldosterone 

(controls 

electrolytes  –Na

&  K

+

  -  homeostasis  and  water 

balance). 

 

Zona fasciculata: 

  It is the thickest layer (65 – 80%) of the adrenal cortex 

  Cells  are  large  polyhedral  with  rounded  central 

nucleus  and  pale  foamy  cytoplasm.  These  cells  are 
arranged  in  parallel  columns  of  1or  2  cells  thickness. 


background image

3

 

 

 

Columns  usually  run  in  right  angle  to  the  capsule. 
Cells' columns are separated by sinusoidal capillaries. 

  The  cytoplasm  of  zona  fasciculata  cells  contains 

numerous lipid droplets that contain neutral fats, fatty 
acids,  cholesterol  and  phospholipids.  These  substances 
represent precursors for steroid hormones. 

  During  slid  preparation  (by  typical  histological 

procedures) lipid is extracted, thus gives vacuolated or 
spongy  appearance  to  these  cells  and  that's  why  they 
are called Spongyocytes. 

  Zona fasciculata cells secret  the following hormones: 

i.  Glucocorticoids  (mainly  cortisol  and  cortisone), 

which  influence  the  carbohydrate,  lipid  and 
protein metabolism. 

ii.  Gonadocorticoids  (sex  hormones  -  small  amount 

of androgens). 

 

Zona reticularis: 

Thin  layer  (10%)  that  lies  between  zona  fasciculata  and 
medulla. It consists of small rounded cells that are arranged 
in  branching  and  anatomizing  cords.  Cells  have  rounded 
central  nucleus  and  deeply  basophilic  cytoplasm  (

because 

they  contain  fewer  lipid  droplets  and  more  lipofuscin 
pigment)

This 

layer 

secrets 

the 

weak 

androgen 

(

dehydroepiandrosterone    -  DHEA)  which  is  converted  to 

testosterone in several other tissues. 

 

MEDICAL APPLICATION 

Because  of  the  feedback  mechanism  controlling  the  adrenal 
cortex,  patients  who  are  treated  with  corticoids  for  long 
periods  should  never  stop  taking  these  hormones  suddenly: 


background image

4

 

 

 

because,  secretion  of  ACTH  in  these  patients  is  inhibited, 
and  thus  the  cortex  will  not  be  induced  to  produce 
corticoids,  causing  severe  drops  in  the  levels  of  sodium  and 
potassium. 

  

Fetal Adrenal Cortex 

At birth in humans (but not most other mammals) the adrenal 
gland  is  larger  than  that  of  the  adult  and  produces up  to  200 
mg  of  corticosteroids  per  day,  twice  that  of  an  adult.  At  this 
age,  a  layer  known  as  the  fetal  or  provisional  cortex, 
comprising 80% of the total gland, is present between the thin 
permanent  cortex  and  an  under-developed  medulla.  The  fetal 
cortex  is  thick  and  contains  mostly  cords  of  large,  steroid-
secreting  cells  under  the  control  of  the  fetal  pituitary.  The 
principal  function  of  the  cells  is  secretion  of  sulfated  DHEA 
which  is  converted  in  the  placenta  to  active  estrogens  (and 
androgens),  which  mostly  enter  the  maternal  circulation.  The 
fetal adrenal cortex is an important part of a fetoplacental unit 
which  affects  both  endocrine  systems  during  pregnancy  but 
whose  physiological  significance  remains  largely  unclear. 
After  birth,  the  provisional  cortex  undergoes  involution  while 
the  permanent  cortex  organizes  the  three  layers  (zones) 
described above. 

 

 

Adrenal Medulla  

 

The  adrenal  medulla  is  composed  of  large,  pale-staining 
polyhedral cells arranged in cords or clumps and supported 
by a reticular fiber network. A profuse supply of sinusoidal 
capillaries  intervenes  between  adjacent  cords  and  a  few 


background image

5

 

 

 

parasympathetic ganglion cells are present. When medullary 
cells  are  exposed  to  an  oxidizing  agent  such  as  potassium 
bichromate  (K

2

Cr

2

O

2

),  caticholamines  (adrenalin  and 

noradrenalin)  will  be  oxidized  giving  a  brown  coloration  to 
their  cytoplasm,  therefore  these  cells  are  called  chromaffin 
cells  and  the  reaction  is  called  Chromaffin  reaction. 
Chromaffin  cells  can  be  considered  modified  sympathetic 
postganglionic  neurons,  lacking  axons  and  dendrites  and 
specialized as secretory cells. 

 Unlike  cells  of  the  cortex,  medullary  chromaffin  cells 
contain  many  electron-dense  granules,  150–350  nm  in 
diameter, for hormone storage and secretion. These granules 
contain one or the other of  the catecholamines, epinephrine 
or  norepinephrine.  Ultrastructurally  the  granules  of 
epinephrine-secreting  cells  are  less  electron-dense  and 
generally  smaller  than  those  of  norepinephrine-secreting 
cells.  

Norepinephrine-secreting cells are also found in paraganglia 
(collections  of  catecholamine-secreting  cells  adjacent  to  the 
autonomic ganglia) and in various viscera. The conversion of 
norepinephrine  to  epinephrine  (adrenalin)  occurs  only  in 
chromaffin  cells  of  the  adrenal  medulla.  About  80%  of  the 
catecholamine secreted from the adrenal is epinephrine. 

Medullary  chromaffin  cells  are  innervated  by  cholinergic 
endings  of  preganglionic  sympathetic  neurons,  from  which 
impulses trigger hormone release by exocytosis. Epinephrine 
and  norepinephrine  are  released  to  the  blood  in  large 
quantities during intense emotional reactions, such as fright, 
and  produce  vasoconstriction,  increased  blood  pressure, 
changes in heart rate, and metabolic effects such as elevated 
blood  glucose.  These  effects  facilitate  various  defensive 
reactions  to  the  stressor  (the  fight-or-flight  response). 
During  normal  activity,  the  adrenal  medulla  continuously 
secretes small quantities of the hormones. 


background image

6

 

 

 

 MEDICAL APPLICATION 

One disorder of the adrenal medulla is pheochromocytoma, a 
tumor  of  its  cells  that  causes  hyperglycemia  and  transient 
elevations of blood pressure. 

Disorders  of  the  adrenal  cortex  can  be  classified  as 
hyperfunctional  or  hypofunctional.  Tumors  of  the  adrenal 
cortex  can  result  in  excessive  production  of  glucocorticoids 
(Cushing  syndrome)  or  aldosterone  (Conn  syndrome). 
Cushing  syndrome  is  most  often  (90%)  due  to  a  pituitary 
adenoma  that  results  in  excessive  production  of  ACTH;  it  is 
rarely  caused  by  adrenal  hyperplasia  or  an  adrenal  tumor. 
Excessive  production  of  adrenal  androgens  has  little effect  in 
men,  but  precocious  puberty  (in  boys)  and  hirsutism 
(abnormal  hair  growth)  and  virilization  (in  girls)  are 
encountered in prepubertal children. 

Adrenocortical  insufficiency  (Addison  disease)  is  caused  by 
destruction  of  the  adrenal  cortex  in  some  diseases.  The  signs 
and  symptoms  suggest  failure  of  secretion  of  both 
glucocorticoids and mineralocorticoids by the adrenal cortex. 

 

Blood supply  

1.  Superior suprarenal artery – from inf. phrenic artery  
2.  Middle suprarenal artery – from aorta 
3.  Inferior suprarenal artery – from renal artery 

These arteries inter adrenals at various points of the capsule 
to  form  subcapsular  plexus,  from  which  three  groups  of 
arteries arise: 

i.  Arteries that supply the capsule 

ii.  Arteries  of  the  cortex  –  branch  repeatedly  to  form 

capillaries that drain to medullary capillaries 


background image

7

 

 

 

iii.  Arteries of the medulla – they pass through the cortex 

to  reach  the  medulla  then  give  rise  to  medullary 
capillaries 

All capillaries later drain to suprarenal veins. 

 

Thyroid gland 

  Embryologically, it is derived from the cephalic portion 

of the alimentary canal (endoderm) 

  It  is  located  in  the  cervical  region,  anterior  to  larynx 

and trachea 

  It  has  two  lobes  that  are  connected  to  each  others  by 

the isthmus 

  It is covered by connective tissue capsule 

  Thyroid  gland  section  is  composed  of  thyroid  follicles 

that are filled with gelatinous substance called colloid 

  Follicular  wall  is  composed  of  cells  called  follicular 

cells  which  range  from  squamous  to  low  columnar 
epithelium, according to their secretory activity. 

  Follicular 

cells 

secret 

both 

Thyroxine 

(tetraiodothyronin) (T

4

) and triiodothyronin (T

3

  Between  follicles,  there  is  loose  connective  tissue  that 

contains  Parafollicular  cells  (also  called  C-cells)  which 
are  large,  pale,  polyhedral  cells  that  secret  calcitonin 
(

suppress  bone  resorption  by  osteoclasts.  Calcitonin 

secretion is triggered by elevated blood Ca

2+

 levels).

 

MEDICAL APPLICATION

 

  A diet low in iodide hinders the synthesis of thyroid 

hormones, causing increased secretion of TSH and 
compensatory growth of the thyroid gland, a condition 
known as iodine deficiency goiter. Goiters are endemic in 
some regions of the world, where dietary iodide is scarce 


background image

8

 

 

 

and addition of iodide to table salt is not required. 
Hypothyroidism in the fetus may present at birth as 
cretinism, characterized by arrested or retarded physical 
and mental development 

 

Parathyroid glands 

  they are four small glands, their total weight = 0.4 gm 

(0.1 each) 

  they lie within the capsule of thyroid gland one at each 

end of the upper and lower poles 

 

Embryologically,

  they  are  derived  from  pharyngeal 

pouches;  the  two  superior  parathyroid  glands  are 
derived from the fourth pouch, while the two inferiors 
from  the  third  one.  each  parathyroid  gland  is  covered 
by connective tissue capsule 

  Two  types  of  cells  are  present  in  parathyroid  glands: 

chief  (or  principal)  cells  and  oxyphil  cells.  The  chief 
cells  are  small  polygonal  cells  with  round  nuclei  and 
pale-staining, 

slightly 

acidophilic 

cytoplasm. 

Ultrastructurally the cytoplasm is seen to be filled with 
irregularly  shaped  granules  200–400  nm  in  diameter. 
These 

are 

secretory 

granules 

containing 

the 

polypeptide  parathyroid  hormone  (PTH),  a  major 
regulator  of  blood  calcium  levels.  Much  less,  often 
clustered,  populations  of  oxyphil  cells  are  sometimes 
present,  more  commonly  in  older  individuals.  These 
are  much  larger  than  the  principal  cells  and  are 
characterized  by  acidophilic  cytoplasm  filled  with 
abnormally  shaped  mitochondria.  Some  oxyphil  cells 
show low levels of PTH synthesis, suggesting these cells 
are 

transitional 

derivatives 

from 

chief 

cells. 

Parathyroid  hormone  targets  osteoblasts,  which 


background image

9

 

 

 

respond  by  producing  an  osteoclast-stimulating  factor 
to increase the number and activity of osteoclasts. This 
promotes  resorption  of  the  calcified  bone  matrix  and 
the release of Ca

2+

, increasing the concentration of Ca

2+

 

in  the  blood,  which  suppresses  parathyroid  hormone 
production.  Calcitonin  from  the  thyroid  gland  inhibits 
osteoclast 

activity, 

lowering 

the 

blood 

Ca

2+

 

concentration and promoting osteogenesis. Parathyroid 
hormone and calcitonin thus have opposing effects and 
constitute a dual mechanism to regulate blood levels of 
Ca

2+

,  an  important  factor  in  homeostasis.  Parathyroid 

hormone  also  indirectly  increases  the  absorption  of 
Ca

2+

  from  the  gastrointestinal  tract  by  stimulating  the 

synthesis  of  vitamin  D,  which  is  necessary  for  this 
absorption. 

 

 

 

Pineal body (gland) (Epiphysis cerebri) 

 

  It regulates the daily rhythms of bodily activities. 

  It is a very small, pine cone-shaped organ in the brain 

measuring  approximately  5–8  mm  in  length  and  3–5 
mm at its greatest width and weighing about 150 mg. 

   The 

pineal 

develops 

with 

the 

brain 

from 

neuroectoderm  in  the  roof  of  the  diencephalon  and  is 
found in the posterior of the third ventricle, attached to 
the brain by a short stalk. 

  The pineal gland is covered by connective tissue of the 

pia  mater,  from  which  emerge  septa  containing  small 
blood  vessels  and  subdividing  various  sized  groups  of 
secretory cells as lobules.  


background image

11

 

 

 

  The  prominent  and  abundant  secretory  cells  are  the 

pinealocytes,  which  have  slightly  basophilic  cytoplasm 
and  large,  lobulated  nuclei  and  prominent  nucleoli. 
Ultrastructurally  pinealocytes  are  seen  to  have 
secretory  vesicles,  many  mitochondria,  and  long 
cytoplasmic  processes  extending  to  the  vascularized 
septa,  where  they  end  in  dilatations  near  capillaries, 
indicating  an  endocrine  function.  These  cells  produce 
melatonin, 

low 

molecular-weight 

tryptophan 

derivative.  Unmyelinated  sympathetic  nerve  fibers 
enter  the  pineal  gland  and  end  among  pinealocytes, 
with some forming synapses. 

  Interstitial  glial  cells  resemble  astrocytes.  They  have 

elongated  nuclei  more  heavily  stained  than  those  of 
pinealocytes,  long  cytoplasmic  processes,  and  are 
usually  found  in  perivascular  areas  and  between  the 
groups of pinealocytes. Pineal astrocytes represent only 
about 5% of the cells in the gland. 

  A  characteristic  feature  of  the  pineal  gland  is  the 

presence  of  variously  sized  concretions  of  calcium  and 
magnesium  salts  called  brain  sand,  which  form  by 
precipitation  around  extracellular  protein  deposits. 
Accumulations of brain sand are opaque to x-rays and 
allow  the  pineal  to  serve  as  a  good  midline  marker  in 
radiological and computer-assisted tomography studies 
of the brain. 

  Melatonin  release  from  pinealocytes  is  promoted  by 

darkness  and  inhibited  by  daylight  and  the  resulting 
diurnal  fluctuation  in  blood  melatonin  levels  induces 
rhythmic  changes  in  the  activity  of  the  hypothalamus, 
pituitary  gland,  and  other  endocrine  tissues  that 
characterize  the  circadian  (24  hours,  day/night) 
rhythm of physiological functions and behaviors.  

 

 


background image

11

 

 

 

 

 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 7 أعضاء و 108 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل