Организм человека как единая саморегулирующаяся система. Гуморальные механизмы регуляции физиологических функций организма Железы внутренней секреции
Лекция 4. Нервная и гуморальная регуляция, основные отличия. Общие принципы организации гуморальной системы. Основные гуморальные агенты: гормоны, нейромедиаторы, метаболиты, диетические факторы, феромоны. Принципы влияния гормонов на поведение и психику. Понятие рецепторов в тканях-мишенях. Принцип обратной связи в гуморальной системе.
«Гуморальный» означает «жидкостный». Гуморальная регуляция – это регуляция с помощью веществ, переносимых жидкостями организма: кровью, лимфой, спино-мозговой жидкостью, межклеточной жидкостью и другими. Гуморальный сигнал, в отличие от нервного: медленный (распространяется с током крови, или медленнее), а не быстрый; диффузный (распространяется по всему организму), а не направленный; длительный (действует от нескольких минут до нескольких часов), а не краткий.
В реальности в организме животных функционирует единая нервно-гуморальная система регуляции. Разделение её на нервную и гуморальную сделано искусственно, для удобства исследования: нервную систему изучают с помощью физических методов (регистрация электрических параметров), а гуморальную – химических.
Основные группы гуморальных факторов: гормоны и диетические факторы (всё, что попадает в организм с едой и питьём), а также феромоны, которые регулируют социальное поведение.
Существует четыре типа влияния гуморальных факторов на функции организма, в том числе и на психику и поведение. Организующее влияние – только на определённых этапах развития некий фактор необходим, а в остальное время его роль мала. Например, дефицит йода в диете маленьких детей вызывает недостатк гормонов щитовидной железы, что приводит к кретинизму. Индукция – гуморальный фактор вызывает изменение функций, несмотря на прочие регулирующие факторы, причём его эффект пропорционален дозе. Модуляция – гуморальный фактор влияет на функции, но его эффект зависит от других регулирующих факторов (как гуморальных, так и нервных). Большинство гормонов и все феромоны именно модулируют поведение и психику человека. Обеспечение – некоторый уровень гормона необходим для реализации функции, но многократное возрастание его концентрации в организме не изменяет проявление функции. Например, мужские половые гормоны организуют созревание половой системы у эмбриона, а у взрослого человека обеспечивают репродуктивную функцию.
Гормонами называют биологически активные вещества, которые вырабатываются специализированными клетками, распространяются по организму жидкостями или диффузией и взаимодействуют с клетками-мишенями. Почти все внутренние органы содержат клетки, вырабатывающие гормоны. Если такие клетки объединены в отдельный орган, он называется эндокринной железой, или железой внутренней секреции.
Функция каждого гормона зависит не только от секреторной активности соответствующей железы. После попадания в кровь, гормоны связываются специальными транспортными белками. Некоторые гормоны секретируются и транспортируются в формах, лишённых биологической активности, а в биологически активные вещества они превращаются только в тканях-мишенях. Для того, чтобы гормон изменил активность клетки-мишени, он должен связаться с рецептором – белком в мембране или цитоплазме клетки. Нарушение на любом из этапов передачи гормонального сигнала приводит к дефициту функции, регулируемой этим гормоном.
Секреция гормонов увеличивается или уменьшается под влиянием как нервных, так и гуморальных факторов. Торможение секреторной активности происходит либо под влиянием определённых факторов, либо по механизму отрицательной обратной связи. При обратной связи часть выходного сигнала (в данном случае, гормона) попадает на вход системы (в данном случае, на секреторную клетку). Из-за обратной связи внутри эндокринной системы терапия гормональными препаратами очень опасна: введение больших доз гормонального препарата не только усиливает регулируемые функции, но и тормозит, вплоть до полного отключения, продукцию этого гормона внутри организма. Неконтролируемый приём анаболиков не только ускоряет рост мышечной ткани, но и тормозит синтез и секрецию тестостерона и других мужских половых гормонов.
Гормоны, как и другие гуморальные факторы, влияют на психику и поведение различными способами. Основным является непосредственное взаимодействие с нейронами головного мозга. Часть гуморальных факторов (стероиды) свободно проникает в мозг через гемато-энцефалический барьер (ГЭБ). Другие вещества – ни при каких обстоятельствах (адреналин, норадреналин, серотонин, дофамин). Третья группа (глюкоза) требует специальных перносчиков. Таким образом, проницаемость ГЭБ это ещё один фактор, регулирующий эффективность гуморальной регуляции.
Лекция 5. Основные эндокринные железы и их гормоны. Гипоталамус, гипофиз. Мозговой слой надпочечников, корковый слой надпочечников. Щитовидная железа. Поджелудочная железа. Половые железы. Эпифиз.
В гипоталамусе синтезируются и секретируются в заднем гипофизе вазопрессин и окситоцин. В гипоталамусе синтезируются и секретируются в передний гипофиз, так называемые, либерины, например, кортиколиберин (КРГ) и гонадолиберин (ЛГ-РГ). Они стимулируют синтез и секрецию, так называемых, тропинов (АКТГ, ЛГ). Тропины действуют на периферические железы. Например, АКТГ стимулирует синтез и секрецию в коре надпочечников глюкокортикоидов (кортизол). В мозговом слое надпочечников, под влиянием нервной стимуляции синтезируется и секретируется адреналин. В щитовидной железе идёт синтез и секреция трийодтиронина; в поджелудочной – инсулина и глюкагона. В половых железах мужских и женских половых стероидов. В эпифизе синтезируется мелатонин, синтез которого регулируется освещённостью.
^
Контрольные вопросы к теме 3
1. «Никанор Иванович налил лафитничек, выпил, налил второй, выпил, подхватил на вилку три куска селедки… и в это время позвонили, а Пелагея Антоновна внесла дымящуюся кастрюлю, при одном взгляде на которую сразу можно было догадаться, что в ней, в гуще огненного борща, находится то, чего вкуснее нет в мире, - мозговая кость.» (Булгаков М. Мастер и Маргарита.).
Прокомментируйте поведение персонажа, используя категории «потребности», «мотивация». Укажите - каковы гуморальные факторы организации поведения персонажей. Ответьте - зачем принято пить аперитив (водку перед обедом)?
2. Почему при предменструальном синдроме рекомендуется бессолевая диета при предменструальном синдроме?
3. Почему студентки, имеющие грудного ребенка учатся хуже, чем до родов?
4. Каковы особенности гормонов гипоталамуса (на примере кортиколиберина и гонадолиберина)?
5. Каковы особенности гормонов переднего гипофиза (на примере АКТГ)?
6. Как известно, гормоны влияют на психику, воздействуя на: 1) на обмен веществ; 2) внутренние органы; 3) непосредственно на ЦНС; 4) на ЦНС через периферическую НС.
Какими путями влияют на поведение следующие гормоны:
Адреналин;
Кортиколиберин;
Гонадолиберин;
Вазопрессин;
Окситоцин;
Прогестерон;
Кортизол?
7. Какой путь влияния не указан в предыдущем вопросе? (подсказка: "Кортизол влияет на психику …")
8. Пропагандисты вегетарианства считают, что вегетарианская диета улучшает нравственную природу человека. Что вы думаете по этому поводу? Как меняется поведение человека и животных при вегетарианской диете?
9. Каковы этапы передачи гормонального сигнала?
10. Что такое обратная связь? Какова ее роль в регуляции функций организма?
^
1. Ашмарин И. П. Загадки и откровения биохимии памяти. - Л.: Изд. ЛГУ, 1975
2. Држевецкая И. А. Основы физиологии обмена веществ и эндокринной системы. - М.:, Высшая школа, 1994
3. Ленинджер А. Основы биохимии. тт.1–3. -, М.:, Мир, 1985
4. Чернышева М. П. Гормоны животных. - С-Пб.:, Глаголъ, 1995
^
Тема 4. Стресс
Лекция 6. Специфическая и неспецифическая адаптация. Работы У. Кеннона. Симпатоадреналовая система. Работы Г. Селье. Гипофиз-адреналовая система. Неспецифичность, системность и адаптивность стресса. Стресс как новизна.
Стресс – это неспецифическая системная приспособительная реакция организма на новизну.
Термин «стресс» ввёл Ганс Селье в 1936 г. Он показал, что организм крыс реагирует сходным образом на самые разные повреждающие воздействия.
Неспецифичность стресса означает, что реакция организма не зависит от модальности стимула. В реакции на любой раздражитель всегда присутствуют два компонента: специфический и стрессорный. Очевидно, что организм реагирует по-разному на боль, шум, отравление, приятное известие, неприятное известие, социальный конфликт. Но все эти стимулы вызывают и такие изменения в организме, которые являются общими для всех перечисленных и многих других воздействий. Г. Селье к таким изменениям относил: 1) увеличение коры надпочечников, 2) уменьшение тимуса (лимфоидного органа), 3) изъязвление слизистой желудка. В настоящем список стрессорных реакций значительно расширен. Триада Селье наблюдается только при длительном действии неблагоприятного фактора.
Системность стресса означает то, что организм на любое воздействие реагирует комплексно, т.е. в ответ вовлечены не только кора надпочечников, тимус и слизистая. Всегда происходят изменения в поведении человека, или животного, в физиологических и биохимических показателях организма. Изменения только одного какого-то параметра – частоты сердечных сокращений, или уровня гормона, или двигательной активности – ещё не означает, что организм демонстрирует стрессорную реакцию. Возможно, мы наблюдаем реакцию специфичную только для данного раздражителя.
Стресс является приспособительной реакцией организма. Все проявления стрессорной реакции направлены на усиление приспособительных (адаптивных) возможностей организма и, в конечном счёте, на выживание. Поэтому периодические умеренные стрессы полезны для здоровья. Стресс становится опасным для жизни тогда, когда он становится неконтролируемым (см. раздел «Неконтролируемый стресс и депрессия». Опасность стресса, помимо тех случаев, когда он становится неконтролируемым, определяется тем, что стресс – эволюционно древний механизм. Стрессорная реакция, во всех основных чертах, характерных и для человека, описана у миног. Эта группа животных возникла примерно 500 млн лет тому назад. Все эти сотни миллионов лет основной опасностью для живых существ была вероятность оказаться съеденным или, по крайней мере, получить серьёзные повреждения. Поэтому стрессорная реакция направлена на предотвращение последствий кровопотери, в частности на мобилизацию резервов сердечно-сосудистой системы, что чревато инфарктом и инсультом. Кроме того, стресс включает торможение процессов роста, питания и размножения. Эти важные функции могут быть реализованы, когда животное спасётся от хищника. Поэтому хронические стрессы ведут к расстройству этих функций. В современном же мире, человек испытывает стрессы, вызываемые главным образом, социальными стимулами. Очевидно, что при внеплановом вызове к начальству нет смыла готовиться к кровопотере, однако в нашем организме повышается артериальное давление и тормозятся все процессы в желудке.
Стресс развивается в организме в том случае, когда стимул является новым для организма. Сам Г. Селье считал, что стрессом животные и люди реагируют на все ситуации. Очевидно, что в таком случае понятие стресса становится избыточным, поскольку оно будет эквивалентно понятию жизни. Иногда под стрессом понимают реакцию на повреждающие воздействия. Но, хорошо известно, что стресс сопровождает и радостные события нашей жизни. Более того, многие люди строят свою жизнь как постоянные поиск «острых ощущений», т.е. стрессогенных ситуаций. Ещё распространено представление о стрессе как реакции на сильные воздействия. Конечно, люди, пережившие природные, техногенные, или социальные катастрофы испытали сильнейший стресс. Вместе с тем, существует и «стресс повседневности», хорошо известный любому жителю большого города. Множество мелких событий, требующих от нас какой-то реакции, приводит в итоге к формированию застойной стрессорной реакции.
Таким образом, стрессом мы называем реакцию не на любые, не на вредные, не на сильные события, а на те, с которыми мы сталкиваемся впервые, к которым организм ещё не успел приспособится, т.е. стресс – это реакция на новизну. Если один и тот же стимул повторяется регулярно, т.е. новизна ситуации уменьшается, то уменьшается и стрессорная реакция организма. При этом специфическая реакция усиливается. Например, в результате регулярных погружений в холодную воду человек «закаливается», его организм интенсивно реагирует на охлаждение. Такому человеку не страшны никакие сквозняки. Но вероятность заболеть от перегрева у него такая же, как и «незакалённого» человека. А стрессорный компонент реакции на ледяную воду у таких людей со временем не уменьшается.
Лекция 7. Измерение стресса. Основные физиологические и биохимические проявления стресса. Количественные характеристики стресса. Чувствительность. Реактивность. Устойчивость. Смещённая активность – поведенческая стрессорная реакция. Условия возникновения смещённой активности. Виды смещённой активности. Использование стресса на практике для психологического тестирования.
Стрессорная реакция запускается двумя нервно-гуморальными системами, которые обе имеют конечное звено в надпочечнике. 1) От головного мозга, через спинной сигнал приходит в мозговой слой надпочечников, из которого выбрасывается в кровь адреналин. Эго функции дублируют функции симпатической нервной системы. 2) Сигнал о новой ситуации попадает в гипоталамус, где вырабатывается кортиколиберин (КРГ), воздействующий на передний гипофиз, в котором усиливается синтез и секреция адренокортикотропного гормона (АКТГ). АКТГ с током крови стимулирует в коре надпочечников синтез и секрецию глюкокортикоидных гормонов. Основным глюкокортикоидом человека является кортизол (гидрокортизон).
Торможение эндокринного компонента стрессорной реакции происходит благодаря отрицательной обратной связи: кортизол снижает синтез и секрецию как КРГ, так и АКТГ. Отрицательная обратная связь – единственный механизм торможения стресса, поэтому при его нарушениях даже слабый стрессорный стимул ведёт к стойкому повушению секреции КРГ, АКТГ и кортизола, что пагубно для организма (см. разделы «Неконтролируемый стресс и депрессия» и «Психосоматотипы»). Существует несколько гормонов, которые ослабляют стрессорное увеличение синтеза и секреции глюкокортикоидов. В частности, мужские половые гормоны, синтезируемые в корковом слое надпочечников уменьшают величину стрессорной реакции. Но фактора, тормозящего стрессорную реакцию, за исключением механизма отрицательной обратной связи, не существует.
Кортизол увеличивает содержание глюкозы в крови. Но главное его значение в другом, поскольку несколько других гормонов (всего их семь) тоже увеличивает содержание глюкозы в крови и усиливает её потребление тканями. Кортизол является единственным фактором, который увеличивает транспорт глюкозы в центральную нервную систему через ГЭБ (см. раздел «Гуморальная система»). Нейроны способны получать энергию для своей жизнедеятельности, в отличие от клеток других тканей только из глюкозы. Поэтому недостаток глюкозы самым пагубным образом сказывается на функциях головного мозга. Основным симптомом недостаточной функции коры надпочечников являются жалобы на общую слабость, которая вызвана недостаточным питанием головного мозга.
Кроме того, кортизол подавляет процессы воспаления. Воспаление не только развивается при попадании в организм чужеродных агентов типа инфекции. Воспалительные очаги возникают постоянно в организме в результате распада тканей организма – естественного или же вызванного травматическими повреждениями.
Помимо адреналина, КРГ, АКТГ и кортизола в стрессорной реакции принимают участие и многие другие гормоны. Все они являются психотропными агентами, т.е. влияют на психику и поведение.
КРГ усиливает тревогу. Примечательно, что характером его влияния на тревогу является индукция (см. раздел «Гуморальная система»). АКТГ улучшает процессы памяти и уменьшает тревожное состояние. Этот гормон не индуцирует, а только модулирует психические процессы. Кортизол не только усиливает транспорт глюкозы в мозг, но и ещё, взаимодействуя непосредственно с нейронами, обеспечивает реакцию затаивания – одну из двух основных поведенческих реакций при стрессе (см. раздел «Психосоматотипы»). Адреналин не влияет на психику и поведение. Широко распространённое у неспециалистов представление о его влиянии на психику («Добавь адреналину в кровь!») ложно. Адреналин не проникает через ГЭБ, следовательно, не может влиять на работу нейронов.
Приятные ощущения, часто возникающие в результате стресса, вызваны группой других гормонов, которые называются эндогенными опиатами. Они связываются в мозге с теми же рецепторами, что и растительные опиаты, отсюда и название. К эндогенным опиатам относятся эндорфины (эндогенные морфины), синтезируемые в переднем гипофизе, и энкефалины (от encephalon – мозг), синтезируемые в гипоталамусе. Две основные функции эндогенных опиатов: анальгезия и эйфория.
Количественно стресс характеризуют тремя основными параметрами: чувствительностью, величиной реакции и устойчивостью. Чувствительность (значение порога реакции) и величина реакции – параметры всех реакций организма. Значительно интереснее и важнее третья величина, устойчивость, которая определяется скоростью, с которой система, в данном случае, стрессорная, возвращается к исходным параметрам после того, как стимул, вызвавший её активацию, перестал действовать. Именно низкая устойчивость стрессорной системы организма вызывает многочисленные нарушения его функций. При низкой устойчивости даже слабые стимулы вызывают неадекватно длительное напряжение стрессорной системы со всеми неблагоприятными последствиями: напряжение сердечно-сосудистой сисемы, торможение пищеварительной и репродуктивной функции. Устойчивость стрессорной системы не зависит от её чувствительности и величины реакции.
Поведение при стрессе характеризуется, так называемой, смещённой активностью. Поскольку стресс – это реакция на новизну, в ситуации, когда не удаётся отыскать ключевой стимул (см. раздел «Поведенческий акт»), а мотивация сильна, используется первая попавшаяся программа поведения. В этом случае человек или животное демонстрирует смещённую активность – поведение, явно неадекватное, т.е. которое никак не может удовлетворить актуальную потребность.
Смещённая активность имеет одну из следующих форм: мозаичная активность (фрагменты из разных поведенческих программ), переадресованная активность (например, семейное насилие) и собственно смещённая активность, при которой используется поведенческая программа другой мотивации (например, пищевое поведение при неприятностях на работе).
Одной из распространённых форм смещённой активности является груминг – поведение чистки кожных покровов (шерсти, перьев). По интенсивности груминга часто оценивают степень стресса в экспериментах и наблюдениях за животными. Груминг имеет большое значение и как реакция, уменьшающая последствия стресса (см. раздел «Неконтролируемый стресс и депрессия»).
^
Контрольные вопросы к теме 4.
1. Пищевая добавка «Антистресс» состоит из свободных аминокислот. Почему эта добавку рекомендуется использовать после стресса?
2. Какие другие фармакологические средства, рекомендуемые для предотвращения пагубных последствий стрессорных ситуаций, вам известны? Каков механизм их действия?
3. Что общего и какая разница между поведением женщины, расчесывающей волосы, и мужчины, почесывающим лысину? Для ответа используйте категории понятия «потребности», «гуморальные факторы», «гормоны», «стресс».
4. Зависит ли от гормонов тяга к экстремальным видам спорта? Если - да, то от каких?
6. Зависит ли от гормонов желание посещать парную в бане? Если - да, то от каких?
7. Какая разница между смещенной и переадресованной активностью?
8. Чем отличается переадресованная реакция от мозаичной?
9. Перечислите стрессорные гормоны.
10. Какие гормоны тормозят стрессорную реакцию?
1. Кокс Т. Стресс. - М.: Медицина, 1981
2. Селье Г. На уровне целого организма. - М.: Наука, 1972
В процессе эволюции первыми сформировались гуморальные механизмы регуляции. Они возникали на этапе, когда появилась кровь и кровообращение. Гуморальная регуляция (от латинского humor – жидкость), это механизм координации процессов жизнедеятельности организма, осуществляемый через жидкие среды - кровь, лимфу, межтканевую жидкость и цитоплазму клетки с помощью биологически активных веществ. Важную роль в гуморальной регуляции играют гормоны. У высокоразвитых животных и человека гуморальная регуляция подчинена нервной регуляции, вместе с которой они составляют единую систему нейро-гуморальной регуляции, обеспечивающей нормальное функционирование организма.
Жидкими средами организма, являются:
Экстравазарные (внутриклеточная и межтканевая жидкость);
Интравазарные (кровь и лимфа)
Специализированные (ликвор - цереброспинальная жидкость в желудочках мозга, синовиальная жидкость – смазка суставных сумок, жидкие среды глазного яблока и внутреннего уха).
Под контролем гормонов находятся все основные процессы жизнедеятельности, все этапы индивидуального развития, все виды клеточного метаболизма.
В гуморальной регуляции участвуют следующие биологически активные вещества:
Поступающие с кормом витамины, аминокислоты, электролиты и др.;
Вырабатываемые эндокринными железами гормоны;
Образованные в процессе обмена веществ СО 2 , амины и медиаторы;
Тканевые вещества - простагландины, кинины, пептиды.
Гормоны . Наиболее важными специализированными химическими регуляторами являются гормоны. Они вырабатываются в железах внутренней секреции (эндокринных железах, от греч. endo – внутрь, krino - выделять).
Железы внутренней секреции бывают двух типов:
Со смешанной функцией – внутренней и внешней секреции, к этой группе относят половые железы (гонады) и поджелудочную железу;
С функцией органов только внутренней секреции, к этой группе относят гипофиз, эпифиз, надпочечники, щитовидную и околощитовидную железы.
Передача информации и регуляция деятельности организма осуществляется ЦНС с помощью гормоно. Свое влияние на железы внутренней секреции ЦНС оказывает через гипоталамус, в котором располагаются центры регуляции и специальные нейроны, продуцирующие посредники гормонов – рилизинг-гормоны, с помощью которых регулируется деятельность главной эндокринной железы – гипофиза. Складывающиеся оптимальные концентрации гормонов в крови называется гормональным статусом .
Гормоны вырабатываются в секреторных клетках. Хранятся в гранулах внутрии клеточных органелл, отделенных от цитоплазмы мембраной. По химическому строению различают белковые (производные белков, полипептидов), аминые (производные аминокислот) и стероидные (производные холестерина) гормоны.
По функциональному признаку различают гормоны:
- эффекторные – действуют непосредственно на органы-мишени;
- тропные – вырабатываются в гипофизе и стимулируют синтез и выделение эффекторных гормонов;
- рилизинг-гормоны (либерины и статины), они выделяются непосредственно клетками гипоталамуса и регулируют синтез и секрецию тропных гормонов. Через рилизинг-гормоны осуществляют связь между эндокринной и центральной нервной системами.
Для всех гормонов характерны такие свойства:
Строгая специфичность действия (она связана с наличием в органах-мишенях высокоспецифичных рецепторов, особых белков, с которыми связываются гормоны);
Дистантность действия (органы-мишени находятся вдали от места образования гормонов)
Механизм действия гормонов. Он основан на: стимуляции или угнетении каталитической активности ферментов; изменении проницаемости клеточных мембран. Различают три механизма: мембранный, мембранно-внутриклеточный, внутриклеточный (цитозольный.)
Мембранный – обеспечивает связывание гормонов с клеточной мембраной и в месте связывания изменяет ее проницаемость для глюкозы, аминокислот и некоторых ионов. Например, гормон поджелудочной железы инсулин, повышает транспорт глюкозы, через мембраны клеток печени и мускулов, где из глюкозы синтезируется глюкагон (рис **)
Мембранно-внутриклеточный. Гормоны не проникают в клетку, а влияют на обмен через внутриклеточные химические посредники. Таким действием обладают белково-пептидные гормоны и производные аминокислот. В качестве внутриклеточных химических посредников выступают циклические нуклеотиды: циклический 3",5"-аденозинмонофосфат (цАМФ) и циклический 3",5"-гуанозинмонофосфат (цГМФ), а также простагландины и ионы кальция (рис **).
На образование циклических нуклеотидов гормоны влияют через ферменты – аденилатциклазу (для цАМФ) и гуанилатциклазу (для цГМФ). Адеилатциклаза встроена в мембрану клетки и состоит из 3-х частей: рецепторной (R), сопрягающей (N), каталитической (С).
Рецепторная часть включает набор мембранных рецепторов, которые находятся на внешней поверхности мембраны. Каталитическая часть является ферментным белком, т.е. собственно аденилатциклазой, которая превращает АТФ в цАМФ. Механизм действия аденилатциклазы осуществляется следующим образом. После связывания гормона с рецептором образуется комплекс гормон-рецептор, затем происходит образование комплекса N-белок-ГТФ (гуанозинтрифосфат), который активизирует каталитическую часть аденилатциклазы. Сопрягающая часть представлена особым N-белком, расположенным в липидном слое мембраны. Активация аденилатциклазы приводит к образованию цАМФ внутри клетки из АТФ.
Под действием цАМФ и цГМФ происходит активация протеинкиназ, которые находятся в цитоплазме клетки в неактивном состоянии (рис **)
В свою очередь активированные протеинкиназы активируют внутриклеточные ферменты, которые, действуя на ДНК, участвуют в процессах транскрипции генов и синтеза нужных ферментов.
Внутриклеточный (цитозольный) механизм действия характерен для стероидных гормонов, которые имеют меньшую величину молекул, чем белковые гормоны. В свою очередь они относятся с липофильным веществам по физико-химическим свойствам, что позволяет им легко проникать через липидный слой плазматической мембраны.
Проникнув внутрь клетки стероидный гормон взаимодействует со специфическим белком-рецептором (R), находящимся в цитоплазме, образуя гормон-рецепторный комплекс (ГRа). Этот комплекс в цитоплазме клетки подвергается активации и проникает через ядерную мембрану к хромосомам ядра, вступая с ними во взаимодействие. При этом происходит активация генов, сопровождающаяся образованием РНК, что приводит к усиленному синтезу соответствующих ферментов. В данном случае белок-рецептор служит посредником в действии гормона, однако он приобретает эти свойства только после его соединения с гормоном.
Наряду с непосредственным влиянием на ферментные системы тканей, действие гормонов на строение и функции организма может осуществляться более сложными путями при участии нервной системы. В этом случае гормоны воздействуют на интерорецепторы (хеморецепторы), расположенные в стенках кровеносных сосудов. Раздражение хеморецепторов служит началом рефлексной реакции, которая изменяет функциональное состояние нервных центров.
Физиологическое действие гормонов весьма разнообразно. Они оказывают выраженное влияние на обмен веществ, дифференциацию тканей и органв, рост и развитие. Гормоны участвуют в регуляции и интеграции многих функций организма, адаптируя его к изменяющимся условиям внуренней и внешней среды, поддерживают гомеостаз.
гуморальный.
продолжительность действия.
Мембранный потенциал покоя. Современные представления о механизме его происхождения. Метод его регистрации.
Потенциал покоя. Мембранный потенциал покоя - электрический потенциал между внутренней стороной плазматической мембраны и наружной поверхностью клеточной мембраны. По отношению к наружной поверхности в покое внутренняя сторона мембраны заряжена всегда отрицательно. Для каждого вида клеток потенциал покоя величина практически постоянная. У теплокровных она составляет: в волокнах скелетных мышц - 90 мВ, в клетках миокарда - 80, в нервных клетках и волокнах - 60–70, в секреторных железистых клетках - 30–40, в клетках гладких мышц - 30–70 мВ. Потенциалом покоя обладают все живые клетки, но его величине значительно меньше (например, в эритроцитах - 7–10 мВ).
Согласно современной мембранной теории потенциал покоя возникает за счет пассивного и активного движения ионов через мембрану.
Пассивное движение ионов осуществляется по градиенту концентрации и не требует затрат энергии. В состоянии покоя клеточная мембрана более проницаема для ионов калия. Цитоплазма мышечных и нервных клеток содержит в 30–50 раз больше ионов калия, чем в межклеточной жидкости. Ионы калия в цитоплазме находятся в свободном состоянии и согласно градиенту концентрации диффундируют через клеточную мембрану во внеклеточную жидкость, в ней они не рассеиваются, а удерживаются на внешней поверхности мембраны внутриклеточными анионами.
Внутри клетки содержатся в основном анионы органических кислот: аспарагиновой, уксусной, пировиноградной и др. Содержание неорганических анионов в клетке сравнительно небольшое. Анионы не могут проникать через мембрану и остаются в клетке, располагаясь на внутренней поверхности мембраны.
Так как ионы калия имеют положительный заряд, а анионы - отрицательный, то внешняя поверхность мембраны заряжена положительно, а внутренняя - отрицательно. Ионов натрия в 8–10 раз больше во внеклеточной жидкости, чем в клетке, проницаемость их через мембрану незначительно. Проникновение ионов натрия из внеклеточной жидкости внутрь клетки приводит к некоторому уменьшению потенциала покоя.
Потенциал покоя - это разность электрических потенциалов между внутренней и наружной сторонами мембраны, когда клетка находится в состоянии физиологического покоя. Его средняя величина составляет -70 мВ (милливольт).
Потенциал действия.
Потенциал действия – это сдвиг мембранного потенциала, возникающий в ткани при действии порогового и сверхпорогового раздражителя, что сопровождается перезарядкой клеточной мембраны.
При возбуждения действия раздражителя на мембране клетки открываются ион-селективные натриевые каналы и натрий из внешней среды лавинообразно будет поступать в цитоплазму клетки в результате движений ионов натрия в состоянии возбуждения по градиенту концентрации внутри сторонв мембрына заряжается (-). Это и есть потенциал действия.
Рисунок и график
Учение о рефлексе (Р.Декарт, Г.Прохазка), его развитие в трудах И.М.Сеченова, И.П.Павлова, П.К.Анохина. Классификация рефлексов. Рефлекторный путь, обратная афферентация и ее значение. Время рефлекса. Рецептивное поле рефлекса.
Деятельность организма – закономерная рефлекторная реакция на стимул. Рефлекс – реакция организма на раздражение рецепторов, которая осуществляется с участием ЦНС. Структурной основой рефлекса является рефлекторная дуга.
Рефлекторная дуга – последовательно соединенная цепочка нервных клеток, которая обеспечивает осуществление реакции, ответа на раздражение.
Рефлекторная дуга состоит из шести компонентов: рецепторов, афферентного (чувствительного) пути, рефлекторного центра, эфферентного (двигательного, секреторного) пути, эффектора (рабочего органа), обратной связи.
Рефлекторные дуги могут быть двух видов:
1) простые – моносинаптические рефлекторные дуги (рефлекторная дуга сухожильного рефлекса), состоящие из 2 нейронов (рецепторного (афферентного) и эффекторного), между ними имеется 1 синапс;
2) сложные – полисинаптические рефлекторные дуги. В их состав входят 3 нейрона (их может быть и больше) – рецепторный, один или несколько вставочных и эффекторный.
Представление о рефлекторной дуге как о целесообразном ответе организма диктует необходимость дополнить рефлекторную дугу еще одним звеном – петлей обратной связи. Этот компонент устанавливает связь между реализованным результатом рефлекторной реакции и нервным центром, который выдает исполнительные команды. При помощи этого компонента происходит трансформация открытой рефлекторной дуги в закрытую.
Особенности простой моносинаптической рефлекторной дуги:
1) территориально сближенные рецептор и эффектор;
2) рефлекторная дуга двухнейронная, моносинаптическая;
3) нервные волокна группы А? (70-120 м/с);
4) короткое время рефлекса;
5) мышцы, сокращающиеся по типу одиночного мышечного сокращения.
Особенности сложной моносинаптической рефлекторной дуги:
1) территориально разобщенные рецептор и эффектор;
2) рецепторная дуга трехнейронная (может быть и больше нейронов);
3) наличие нервных волокон группы С и В;
4) сокращение мышц по типу тетануса.
Особенности вегетативного рефлекса:
1) вставочный нейрон находится в боковых рогах;
2) от боковых рогов начинается преганглионарный нервный путь, после ганглия – постганглионарный;
3) эфферентный путь рефлекса вегетативной нервной дуги прерывается вегетативным ганглием, в котором лежит эфферентный нейрон.
Отличие симпатической нервной дуги от парасимпатической: у симпатической нервной дуги преганглионарный путь короткий, так как вегетативный ганглий лежит ближе к спинному мозгу, а постганглионарный путь длинный.
У парасимпатической дуги все наоборот: преганглионарный путь длинный, так как ганглий лежит близко к органу или в самом органе, а постганглионарный путь короткий.
Рабочий обмен, энергетические затраты организма при различных видах труда. Рабочая проверка. Специфически - динамическое действие пищи. Распределение населения по группам в зависимости от энергозатрат.
Интенсивность обменных процессов в организме значительно возрастает в условиях физической нагрузки. Объективным критерием для оценки энергозатрат, связанных с двигательной активностью разных профессиональных групп, является коэффициент физической активности. Он представляет собой отношение общих энергозатрат к величине основного обмена. Прямая зависимость величины энергозатрат от тяжести нагрузки позволяет использовать уровень энергозатрат в качестве одного из показателей интенсивности выполняемой работы
Разница между величинами энергозатрат организма на выполнение различных видов работ и энергозатрат на основной обмен составляет так называемую рабочую прибавку (к минимальному уровню энергозатрат). Предельно допустимая по тяжести работа, выполняемая на протяжении ряда лет, не должна превышать по энергозатратам уровень основного обмена для данного индивидуума более чем в 3 раза.
^ Умственный труд не требует столь значительных энергозатрат, как физический.
^ Специфически-динамическое действие пищи - это усиление интенсивности обмена веществ под влиянием приема пищи и увеличение энергетических затрат организма относительно уровней обмена и энергозатрат, имевших место до приема пищи. Специфически-динамическое действие пищи обусловлено затратами энергии на переваривание пищи, всасывание в кровь и лимфу питательных веществ из желудочно-кишечного тракта, ресинтез белковых, сложных липидных и других молекул; влиянием на метаболизм биологически активных веществ, поступающих в организм в составе пищи (в особенности белковой) и образующихся в нем в процессе пищеварения.
^ Увеличение энергозатрат организма выше уровня, имевшего место до приема пищи, проявляется примерно через час после приема пищи, достигает максимума через три часа, что обусловлено развитием к этому времени высокой интенсивности процессов пищеварения, всасывания и ресин-теза поступающих в организм веществ. Специфически-динамическое действие пищи может продолжаться 12-18 ч. Оно наиболее выражено при приеме белковой пищи, повышающей интенсивность обмена веществ до 30 %, и менее значительно при приеме смешанной пищи, повышающей интенсивность обмена на 6-15 %.
^ Уровень общих энергозатрат, как и основного обмена, зависит от возраста: суточный расход энергии возрастает у детей с 800 ккал (6 мес- 1 год) до 2850 ккал (11-14 лет). Резкий прирост энергозатрат имеет место у подростков-юношей 14-17 лет (3150 ккал). После 40 лет энергозатраты снижаются и к 80 годам составляют около 2000-2200 ккал/сут.
Пpи пpеобладании возбуждения подавляются тоpмозные условные pефлексы, появляется двигательное и вегетативное возбуждение. Пpи пpеобладании тоpмозного пpоцесса ослабляются или пpопадают положительные условные pефлексы. Появляются слабость, сонливость, огpаничивается двигательная активность. Тpудовая деятельность человека является основой его существования. Любой тpуд пpотекает в конкpетной сpеде, котоpая опpеделяет условия тpуда. В каждом виде тpудового пpоцесса есть элементы физического тpуда (пpи котоpом совеpшается мышечная нагpузка) и элементы умственного тpуда. Поэтому всякий тpуд подpазделяется по его тяжести (4-6 гpупп) и по напpяженности (4-6 гpупп). Как пpавило любой тpуд сопpовождается возpастанием неpвного напpяжения на фоне уменьшающихся мышечных усилий.
Кровь и ее функции, количество и состав. Гематокрит. Плазма крови и ее физико-химические свойства. Осмотическое давление крови и ее функциональная роль. Регуляция постоянства осмотического давления крови.
Гематокрит - это доля (в процентах) от общего объема крови, которую составляют эритроциты. В норме этот показатель составляет у мужчин - 40-48 %, у женщин - 36-42 %
Кровь – это физиологическая система, которая включает в себя:
1) периферическую (циркулирующую и депонированную) кровь;
2) органы кроветворения;
3) органы кроверазрушения;
4) механизмы регуляции.
Система крови обладает рядом особенностей:
1) динамичностью, т. е. состав периферического компонента может постоянно изменяться;
2) отсутствием самостоятельного значения, так как все свои функции выполняет в постоянном движении, т. е. функционирует вместе с системой кровообращения.
Ее компоненты образуются в различных органах.
В организме кровь выполняет множество функций:
транспортную;дыхательную;питательную;экскреторную;терморегулирующую;защитную.
Кpовь состоит из фоpменных элементов (45%) и жидкой части или плазмы (55%)
Фоpменные элементы включают эpитpоциты, лейкоциты, тpомбоциты
В состав плазмы входят вода (90-92%) и сухой остаток (8-10%)
Сухой остаток состоит из оpганических и неоpганических веществ
К оpганическим веществам относятся:
Белки плазмы (общее количество 7-8%) - альбумины (4,5%), глобулины (2-3,5%), фибpиноген (0,2-0,4%)
Hебелковые азотсодеpжащие соединения (аминокислоты, полипептиды, мочевина, мочевая кислота, кpеатин, кpеатинин, аммиак)
Общее количество небелкового азота (остаточный азот) составляет 11-15 ммоль/л (30-40 мг%). Пpи наpушении функции почек, выделяющих шлаки из оpганизма, содеpжание остаточного азота pезко возpастает
Безазотистые оpганические вещества: глюкоза 4,4-6,65 ммоль/л (80-120 мг%), нейтpальные жиpы, липиды
Феpменты и пpофеpменты: некотоpые из них участвуют в пpоцессах свеpтывания кpови и фибpинолиза (пpотpомбин, пpофибpинолизин), некотоpые - pасщипляют глюкоген, жиpы, белки и дp.
Hеоpганические вещества плазмы составляют около 1% от ее состава
К ним относятся пpеимущественно катионы (Na+, Ca2+, K+, Mg2+) и анионы (Cl-, HPO42-, HCO3-)
Из тканей оpганизма в кpовь поступает большое количество пpодуктов обмена, биологически активных веществ (сеpотонин, гистамин), гоpмонов, из кишечника всасываются питательные вещества, витамины
Плазма составляет жидкую часть крови и является водно-солевым раствором белков. Состоит на 90–95 % из воды и на 8-10 % из сухого остатка. В состав сухого остатка входят неорганические и органические вещества. К органическим относятся белки, азотосодержащие вещества небелковой природы, безазотистые органические компоненты, ферменты.
Физико-химические свойства кpови пpоявляются сочетанием свойств суспензии, коллоида и pаствоpа электpолитов
1. Свойства суспензии пpоявляются способностью фоpменных элементов находится во взвешенном состоянии и опpеделяются белковым составом кpови и соотношением фpакций альбуминов и глобулинов
2. Коллоидные свойства опpеделяются количеством белков плазмы и обеспечивают постоянство жидкого состава кpови и ее обьема.
3. Электpолитные свойства кpови зависят от содеpжания анионов и катионов, количество котоpых (а также неэлектpолиты с низкой молекуляpной массой - глюкоза) опpеделяют величину осмотического давления (в ноpме 7,3-7,6 атм. или 745-760 кПа)
4. Вязкость кpови обусловлена белками и фоpменными элементами, главным обpазом, эpитpоцитами
5. Относительная плотность (удельный вес) (в ноpме удельный вес кpови pавен 1,05-1,064, плазмы - 1,025-1,03)
6. Активная pеакция кpови опpеделяется концентpацией водоpодных ионов. Для опpеделения кислотности или щелочности сpеды пользуются водоpодным показателем pH, котоpый отличается высоким
7. Поддеpжание постоянства активной pеакции кpови обеспечивается деятельностью легких, почек, потовых желез, а также буфеpными системами
Осмотическое давление крови обеспечивается за счет концентрации в крови осмотически активных веществ, т. е. это разность давлений между электролитами и неэлектролитами.
Осмотическое давление относится к жестким константам, его величина 7,3–8,1 атм. Электролиты создают до 90–96 % всей величины осмотического давления, из них 60 % – хлорид натрия, так как электролиты имеют низкую молекулярную массу и создают высокую молекулярную концентрацию. Неэлектролиты составляют 4-10 % величины осмотического давления и обладают высокой молекулярной массой, поэтому создают низкую осмотическую концентрацию. К ним относятся глюкоза, липиды, белки плазмы крови. Осмотическое давление, создаваемое белками, называется онкотическим. С его помощью форменные элементы поддерживаются во взвешенном состоянии в кровеносном русле. Для поддержания нормальной жизнедеятельности необходимо, чтобы величина осмотического давления всегда была в пределах допустимой нормы.
Понятие о гемостазе. Сосудисто-тромбоцитарный и коагуляционный гемостаз. Факторы и фазы свертывания крови. Тромбоциты и их роль в гемокоагуляции. Взаимодействие свертывающей и противосвертывающей систем крови. Фибринолиз.
Тpомбоциты (кpасные кpовяные пластинки) - это плоские безьядеpные клетки непpавильной окpуглой фоpмы, количество котоpых в кpови находится в пpеделах от 200 до 300 тыс. в 1 мм3
Они обpазуются в кpасном костном мозге путем отшнуpовывания участков цитоплазмы от мегакаpиоцитов
В пеpифеpической кpови тpомбоциты циpкулиpуют от 5 до 11 суток, после чего они pазpушаются в печени, легких, селезенке
Тpомбоциты содеpжат фактоpы свеpтывания кpови, сеpотонин, гистамин
Тpомбоциты обладают адгезивными и агглютинационными свойствами
(т.е. способностью пpилипать к чужеpодным и собственным измененным стенкам, а также способностью склеиваться и пpи этом выделять, фактоpы гемостаза), влияют на тонус микpососудов и пpоницаемость их стенок, пpинимают участие в пpоцессе свеpтывания кpови
Гемостаз - это сложный комплекс физиологических, биохимических и биофизических пpоцессов, пpедупpеждающих возникновение кpовотечений и обеспечивающих их остановку
Гемостаз обеспечивается взаимодействием тpех систем: сосудистой, клеточной (тpомбоциты) и плазменной
Различают два механизма гемостаза:
1. Пеpвичный (сосудисто-тpомбоцитаpный)
2. Втоpичный (коагуляционный или свеpтывание кpови)
Сосудисто-тpомбоцитаpный гемостаз обеспечивается pеакцией сосудов с вовлечением тpомбоцитов
Повpеждение мелких сосудов (аpтеpиол, капилляpов, венул) сопpовождается их pефлектоpным спазмом, либо за счет вегетативных, либо гумоpальных влияний
Пpи этом из повpежденных тканей и клеток кpови освобождаются биологически активные вещества (сеpотонин, ноpадpеналин), котоpые вызывают сужение сосудов
Чеpез 1-2 часа тpомбоциты начинают пpиклеиваться к повpежденным участкам сосудистой стенки и pаспластываться на них (адгезия)
Одновpеменно тpомбоциты начинают склеиваться дpуг с дpугом, соединяясь в комочки (агpегация)
Обpазующиеся агpегаты накладываются на адгезиpованные клетки, в pезультате чего обpазуется тpомбоцитаpная пpобка, закpывающая повpежденный сосуд и останавливающая кpовотечение
В пpоцессе этой pеакции из тpомбоцитов выбpасываются вещества, способствующие свеpтыванию кpови
Заканчивается пpоцесс уплотнением тpомбоцитаpного тpомба, что пpоисходит за счет сокpатительного белка тpомбоцитов - тpомбостенина
Гемокоагуляция - втоpой важнейший механизм гемостаза, котоpый включается пpи поpажении более кpупных сосудов, когда сосудисто-тpомбоцитаpных pеакций бывает недостаточно
Пpи этом тpомбообpазование обеспечивается сложной системой свеpтывания кpови, с котоpой взаимодействует пpотивосвеpтывающая система
Свеpтывание кpови пpоисходит постадийно (4 стадии или фазы) в pезультате взаимодействия плазменных фактоpов кpови и pазличных соединений, содеpжащихся в фоpменных элементах и тканях
В плазме насчитывается 13 фактоpов свеpтывания кpови:
Фибpиноген (I), Пpотpомбин (II), Тpомбопластин (III), Ca+ (IV), Пpоакцелеpин (V), Акцелеpин (VI), Пpоконвеpтин (VII), Антигемофильный глобулин А (VIII), фактоp Кpистмаса (IX), фактоp Стюаpта-Пpауэpа (X), пpедшественник плазменного тpомбопластина (XI), фактоp Хагемана (XII), Фибpин-стабилизиpующий фактоp (XIII)
В I фазу пpоисходит обpазование активного тpомбопластина в течение 5-10 мин
Во II фазе свеpтывания (пpодолжается 2-5 сек) из пpотpомбина (III) пpи участии активного тpомбопластина (пpодукт I фазы) обpазуется феpмент тpомбин
III фаза (пpодолжается 2-5 сек) заключается в обpазовании неpаствоpимого фибpина из белка фибpиногена (I) под влиянием обpазовавшегося тpомбина
IV фаза (пpодолжается несколько часов) хаpактеpизуется уплотнением или pетpакцией кpовяного сгустка
Пpи этом из фибpин-полимеpа выделяется сывоpотка с помощью сокpатительного белка кpовяных пластиной - pетpактоэнзима, что активиpуется ионами кальция
Антисвеpтывающая система пpедставлена естественными антикоагулянтами (вещества, тоpмозящие свеpтывание кpови)
Они обpазуются в тканях, фоpменных элементах и пpисутствуют в плазме
К ним относятся: гепаpин, антитpомбин, антитpомбопластин
Гепаpин - важный естественный антикоагулянт, его выpабатывают тучные клетки
Точкой его пpиложения является pеакция пpевpащения фибpиногена в фибpин, котоpую он блокиpует благодаpя связыванию тpомбина
Активность гепаpина зависит от содеpжания в плазме антитpомбина, котоpый увеличивает его коагулиpующие способности
Антитpомбопластины - вещества котоpые блокиpуют фактоpы свеpтывания, участвующие в активации тpомбопластина
Фибpинолиз - пpоцесс pасщепления фибpина, обpазующегося в пpоцессе свеpтывания кpови, под влиянием фибpинолитической системы
Тканевые активатоpы освобождаются пpи повpеждении клеток pазличных оpганов (кpоме печени) в виде гидpолаз, тpипсина, уpокиназы
Активатоpами микpооpганизмов являются стpептокиназа, стафиллокиназа и дp.
Электроэнцефалография.
Электроэнцефалография - это метод исследования электрической активности головного мозга. Метод основан на принципе регистрации электрических потенциалов, появляющихся в нервных клетках в процессе их деятельности. Электрическая активность головного мозга мала, она выражается в миллионных долях вольта. Изучение биопотенциалов мозга производится поэтому при помощи специальных, высокочувствительных измерительных приборов или усилителей, называемых электроэнцефалографами (рис.). С этой целью на поверхность черепа человека накладываются металлические пластинки (электроды), которые соединяют проводами со входом электроэнцефалографа. На выходе аппарата получается графическое изображение на бумаге колебаний разности биопотенциалов головного мозга, называемое электроэнцефалограммой (ЭЭГ).
Данные ЭЭГ оказываются различными у здорового и больного человека. В состоянии покоя на ЭЭГ взрослого здорового человека видны ритмические колебания биопотенциалов двух типов. Более крупные колебания, со средней частотой 10 в 1 сек. и с напряжением, равным 50 мкв, называются альфа-волнами. Другие, более мелкие колебания, со средней частотой 30 в 1 сек. и напряжением, равным 15-20 мкв, называются бета-волнами. Если мозг человека переходит от состояния относительного покоя к состоянию деятельности, то альфа-ритм ослабевает, а бета-ритм усиливается. Во время сна как альфа-ритм, так и бета-ритм уменьшаются и появляются более медленные биопотенциалы с частотой 4-5 или 2-3 колебания в 1 сек. и частотой 14-22 колебания в 1 сек. У детей ЭЭГ отличается от результатов исследования электрической активности головного мозга у взрослых и приближается к ним по мере полного созревания мозга, т. е. к 13- 17 годам жизни.
При различных заболеваниях мозга на ЭЭГ возникают разнообразные нарушения. Признаками патологии на ЭЭГ покоя считаются: стойкое отсутствие альфа-активности (десинхронизация альфа-ритма) или, наоборот, резкое ее усиление (гиперсинхронизация); нарушение регулярности колебаний биопотенциалов; а также появление патологических форм биопотенциалов - высокоамплитудных медленных (тета- и дельта-волн, острых волн, комплексов пик-волна и пароксизмальных разрядов и т. д. По этим нарушениям врач-невропатолог может определить тяжесть и до известной степени характер мозгового заболевания. Так, например, если в головном мозге имеется опухоль или произошло кровоизлияние в мозг, электроэнцефалографические кривые дают врачу указание, где (в какой части мозга) это повреждение находится. При эпилепсии на ЭЭГ даже в межприпадочном периоде можно наблюдать возникновение на фоне обычной биоэлектрической активности острых волн или комплексов пик-волна.
Особенно важна электроэнцефалография когда встает вопрос о необходимости операции на мозге для удаления у больного опухоли, абсцесса или инородного тела. Данные электроэнцефалографии в сочетании с другими методами исследования используют, намечая план будущей операции.
Во всех тех случаях, когда при осмотре больного с заболеванием ЦНС у врача-невропатолога возникают подозрения о структурных поражениях головного мозга, целесообразно электроэнцефалографическое исследование, С этой целью рекомендуется направлять больных в специализированные учреждения, где работают кабинеты электроэнцефалографии.
Основные формы регуляции физиологических функций. Взаимоотношение нервных и гуморальных механизмов регуляции.
Физиологическая регуляция – это активное управление функциями организма и его поведением для поддержания оптимального уровня жизнедеятельности, постоянства внутренней среды и обменных процессов с целью приспособления организма к меняющимся условиям среды.
Механизмы физиологической регуляции:
гуморальный.
Гуморальная физиологическая регуляция для передачи информации использует жидкие среды организма (кровь, лимфу, цереброспинальную жидкость и т.д.) Сигналы передаются посредством химических веществ: гормонов, медиаторов, биологически активных веществ (БАВ), электролитов и т.д.
Особенности гуморальной регуляции:не имеет точного адресата – с током биологических жидкостей вещества могут доставляться к любым клеткам организма;
скорость доставки информации небольшая – определяется скоростью тока биологических жидкостей – 0,5-5 м/с;
продолжительность действия.
Нервная физиологическая регуляция для переработки и передачи информации опосредуется через центральную и периферическую нервную систему. Сигналы передаются с помощью нервных импульсов.
Особенности нервной регуляции:имеет точного адресата – сигналы доставляются к строго определенным органам и тканям;большая скорость доставки информации – скорость передачи нервного импульса – до 120 м/с;кратковременность действия.
Для нормальной регуляции функций организма необходимо взаимодействие нервной и гуморальной систем.
Нейрогуморальная регуляция объединяет все функции организма для достижения цели, при этом организм функционирует как единое целое.Организм находится в неразрывном единстве с внешней средой благодаря активности нервной системы, деятельность которой осуществляется на основе рефлексов. Рефлекс – это строго предопределенная реакция организма на внешнее или внутреннее раздражение, осуществляемая при обязательном участии ЦНС. Рефлекс является функциональной единицей нервной деятельности.
(От латинского «гумор» - жидкость) осуществляется за счет веществ, выделяемых во внутреннюю среду организма (лимфу, кровь, тканевую жидкость). Это более древняя, по сравнению с нервной, система регуляции.
Примеры гуморальной регуляции:
- адреналин (гормон)
- гистамин (тканевой гормон)
- углекислый газ в высокой концентрации (образуется при активной физической работе)
- вызывает местное расширение капилляров, к этому месту притекает больше крови
- возбуждает дыхательный центр продолговатого мозга, дыхание усиливается
Сравнение с нервной регуляцией
1) Медленная: вещества передвигаются вместе с кровью (действие наступает через 30 сек), а нервные импульсы идут почти мгновенно (десятые доли секунды).
2) Более длительная: гуморальная регуляция действует, пока вещество находится в крови, а нервный импульс действует кратковременно.
3) Более масштабная, т.к. химические вещества разносятся кровью по всему организму, нервная регуляция действует точно - на один орган или часть органа.
Тесты
1. Гуморальная регуляция функций организма осуществляется с помощью
А) химических веществ, поступающих из органов и тканей в кровь
Б) нервных импульсов через нервную систему
В) жиров, поступающих в организм с пищей
Г) витаминов в процессе обмена веществ и превращения энергии
2. Химическое взаимодействие клеток, тканей, органов и систем органов, осуществляемое через кровь, происходит в процессе
А) пластического обмена
Б) нервной регуляции
В) энергетического обмена
Г) гуморальной регуляции
3. В организме человека гуморальную регуляцию осуществляют
А) нервные импульсы
Б) химические вещества, воздействующие на органы через кровь
В) химические вещества, попавшие в пищеварительный канал
Г) пахучие вещества, попавшие в дыхательные пути
4. В гуморальной регуляции функций организма принимают участие:
А) антитела
Б) гормоны
В) ферменты
Г) нуклеиновые кислоты
5) На возбуждение дыхательного центра человека влияет повышение концентрации
А) кислорода
Б) азота
В) гемоглобина
Г) углекислого газа
6. Основным гуморальным регулятором дыхания является
А) угарный газ
Б) пепсин
В) инсулин
Г) углекислый газ
7. Вещества, с помощью которых у человека осуществляется гуморальная регуляция функций,
А) распространяются со скоростью передвижения крови
Б) мгновенно достигают исполнительных органов
В) содержатся в крови в больших концентрациях
Г) не разрушаются в организме
8. Гуморальная регуляция по сравнению с нервной
А) более быстрая и длительная
Б) более быстрая, менее длительная
В) менее быстрая, более длоительная
Г) менее быстрая и длительная
Гуморальную регуляцию процессов жизнедеятельности осуществляют и другие биологически активные вещества (БАВ), которые секретируются не в кровь, а в межтканевую жидкость, окружающие эти клетки. Такие вещества называются гистогормонами или тканевыми гормонами. Они обеспечивают, как правило, саморегуляцию тканевых процессов в месте их образования и могут действовать следующими путями: паракринным; аутокринным; нейрокринным (рис. 1.1).
1. Паракринный путь действия БАВ . БАВ поступает во внеклеточную жидкость и действует на рядом лежащие другие клетки, не поступая в кровоток. Например, гормон соматостатин секретируется D-клетками островков Лангерганса в межклеточную жидкость и действует на рядом лежащие α- и β-клетки островка, тормозя секрецию инсулина и глюкагона.
2. Аутокринное действие – синтезированный гистогормон выделяется из клетки и его действие осуществляется на ту же клетку, в которой он синтезирован. Такое действие оказывают ионы Са ++ , цАМФ.
3. Нейрокринное или нейротрансмиттерное действие. По аксонам нервной клетки нейротрансмиттеры поступают в синаптическую щель и на рецептор конечного органа. В центральной нервной системе такими нейротрансмиттерами являются допамин, норадреналин, адреналин, а на периферии - допамин. Они действуют быстро (мс) и быстро разрушаются специфическими ферментами.
Рис. 1.1. Пути действия гуморальных регуляторов гомеостаза.
Один и тот же гормон может обладать несколькими из описанных путей действия. Так, адреналин, норадреналин, допамин обладают эндокринным действием: из мозгового слоя надпочечника поступают в кровоток и действуют на свои, отдаленные от их железы, конечные эффекторные органы. В мозге и на периферии они действуют как нейротрансмиттеры.
Соматостатин в островках поджелудочной железы оказывает паракринный эффект, секретируясь из D-клеток, во внеклеточной жидкости действует на α- и β-клетки островка, тормозя секрецию инсулина и глюкагона. При этом одновременно он поступает в кровоток, действуя эндокринным путем.
Кортизол, кроме классического эндокринного действия, оказывает паракринное действие: по внеклеточной жидкости из пучковой зоны коры надпочечника он поступает в мозговой слой надпочечника и стимулирует синтез адреналина.
Инсулин, кроме классического эндокринного действия, обладает аутокринным и паракринным действием. Аутокринное действие - инсулин секретируется из β-клетки островка и во внеклеточной жидкости вновь поступает в ту же β-клетку. Паракринное действие - инсулин секретируется из β-клетки островка и во внеклеточной жидкости действует на α-клетки и тормозит секрецию глюкагона.
Таким образом, деление гуморальных регуляторов на гормоны и негормональные факторы (гистогормоны, медиаторы и т.д.) условно. Одно и то же соединение может рассматриваться в одном случае как гормон, а в другом, как гистогормон (прогестерон). Здесь может иметь место аналогии с электромагнитным полем, т.к. это с одной стороны волна, с другой – частица.
Беспозвоночные животные помимо гормонов, гистогормонов и т.д. вырабатывают соединение, выделяемые во внешнюю среду, которые вызывают реакции особей того же вида (например, половые аттрактанты). Их называют феромонами.
Гомеостаз глюкозы в норме
Поддержание нормального уровня глюкозы в плазме крови, главным образом базального, необходимо для нормальной функции мозга, который является абсолютно глюкозозависимым и может обходиться без глюкозы не более 5-10 мин.
Так как процесс еды происходит периодически, в организме имеются механизмы запасания энергии и глюкозы (гликоген в печени и мышцах, нейтральный жир в жировой ткани) и механизмы, способствующие их расходованию, когда пища не поступает. Поддержание нормального уровня глюкозы в крови в период, когда пища не поступает, осуществляется за счет образования в печени и в почках глюкозы из аминокислот (глюконеогенез) для обеспечения питания мозга.
Окисление глюкозы является основным источником энергии для многих тканей, но особенно для функционирования мозга. Так как клеточные мембраны непроницаемы для гидрофильных молекул, таких как глюкоза, все клетки имеют транспортные белки, которые находятся в мембранах клеток, и переносят глюкозу через липидные мембраны в цитоплазму клеток. Только кишечник и почки имеют энергетически зависимый Na + транспорт глюкозы. Во всех других клетках тела перенос глюкозы энергетически независимый, пассивный, путём диффузии глюкозы от высокой концентрации к низкой через клеточные мембраны в цитоплазму клеток. Выделяют пять глюкозотранспортных белков (ГТБ): ГТБ-1, -2, -3, -4, -5. Они подразделяются в зависимости от их чувствительности к глюкозе (табл. 6.3.). Глюкозотранспортные белки 1 и 3 переносят глюкозу в мозг. Остальные ткани в этот период используют в основном жирные кислоты, которые освобождаются из жировых клеток.