Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция

Гуморальная регуляция функций в организме

План

• Введение
• 1. Гипофиз
• 2. Эпифиз
• 3. Щитовидная железа
• 4. Околощитовидные (паращитовидные) железы
• 5. Надпочечники
• 6. Поджелудочная железа
• 7. Половые железы
• 8. Почки
• 9. Желудок и кишечник
• 10. Разные органы
• Литература

Введение

Химическая, или гуморальная, система регуляции функций имеется у всех организмов. Наиболее древними регуляторными веществами, проявляющими свое действие уже у одноклеточных, являются метаболиты (промежуточные или конечные продукты обмена веществ). Высокая биологическая активность некоторых метаболитов сохранилась у многоклеточных организмов, в том числе у человека. Примерами регуляции функций с помощью метаболитов является действие таких веществ, как СО 2, молочная кислота, аденозин: активно выделяясь в работающих мышцах, эти соединения расширяют кровеносные сосуды, обеспечивая так называемую рабочую гиперемию.

Специализированной системой, обеспечивающей регуляцию практически всех функций организма, включая метаболизм, репродукцию, рост и развитие, поведение, является эндокринная система, или система желез внутренней секреции. Продукты жизнедеятельности желез внутренней секреции называют инкретами, или гормонами.

Гормоны - внеклеточные гуморальные (химические) регуляторы. Они секретируются во внутреннюю среду организма (преимущественно в кровь) из специализированных (эндокринных) клеток и действуют на клетки-мишени, содержащие рецепторы к конкретным гормонам. Такое дистантное (через кровоток) взаимодействие между клетками - продуцентами гормонов и клетками-мишенями характерно для эндокринной регуляции. Физиологические концентрации гормонов колеблются в пределах 10-7-10-12 М. Эффективность гормонов в таких низких концентрациях обеспечивается высокими сродством и избирательностью рецепторов клеток-мишеней.

Регуляцию активности многих эндокринных желез осуществляют гипофиз и гипоталамус при помощи механизмов обратной связи (см. Лекцию 1). Синтез некоторых гормонов (адреналин, норадреналин и др.) непосредственно не зависит от регулирующего влияния гипофиза и контролируется симпатической нервной системой.

Выделяют классическую эндокринную систему и диффузную эндокринную систему.

К органам классической эндокринной системы относят гипофиз, эпифиз, щитовидную и паращитовидные железы, надпочечники, островки Лангерганса поджелудочной железы, половые железы (яичники и семенники).

Диффузная эндокринная система - это совокупность отдельных клеток, продуцирующих гормоны, рассыпанных одиночно или мелкими скоплениями в слизистой и подслизистой оболочках трубчатых органов (преимущественно пищеварительной и дыхательной систем). Гормоны диффузной эндокринной системы часто называют местными, или тканевыми, гормонами.

1. Гипофиз

Гипофиз - это небольшое образование овальной формы, расположенное в полости черепа под промежуточным мозгом. В гипофизе выделяют переднюю, среднюю и заднюю доли.

Передняя доля гипофиза (аденогипофиз)

В передней доле синтезируются так называемые тропные гормоны (соматотропный, тиреотропный, кортикотропный, гонадотропные) и пролактин. Тропными называют гормоны, мишенями которых являются другие эндокринные клетки.

Соматотропный гормон (СТГ), или гормон роста, вызывает выделение клетками печени и некоторых других органов соматомединов - веществ, усиливающих образование белка в организме. Содержание СТГ в плазме крови максимально в раннем детском возрасте, а затем постепенно уменьшается: от 5 до 20 лет - 6 нг/мл (с пиком в подростковом возрасте), от 20 до 40 лет - 3 нг/мл, после 40 лет - 1 нг/мл.

При недостатке СТГ в организме развивается гипофизарная карликовость, при которой все части тела развиваются пропорционально, но их рост крайне замедлен. Карлики имеют сниженную половую функцию.

При избыточной продукции СТГ (обычно наблюдается при аденомах передней доли гипофиза) до завершения остеогенеза (у детей) развивается гипофизарный гигантизм. По завершении окостенения точек роста (у взрослых) избыток СТГ приводит к акромегалии (от греч. бкспт - конечность и мегбт - большой), т.е. увеличению крайних, выступающих частей тела. При акромегалии происходит рост костей в толщину, особенно заметный на руках и ногах и на плоских костях, включая кости черепа, носа, выпуклости лицевого черепа, нижнюю челюсть, части позвоночного столба. Многие органы (например, язык, печень, почки) также увеличиваются в размерах.

Тиреотропный гормон стимулирует образование гормонов щитовидной железой. Кортикотропный гормон регулирует функцию коры надпочечников. Гонадотропные гормоны (фоллитропин и лютропин) регулируют работу семенников и яичников. Фоллитропин вызывает рост фолликулов в женском организме и образование сперматозоидов в мужском. Лютропин стимулирует синтез половых гормонов семенниками и яичниками и процесс овуляции.

Пролактин ускоряет развитие молочной железы и стимулирует секрецию молока. При дефиците пролактина у женщин после родов образуется недостаточно молока. Пролактин - один из гормонов, который оказывает выраженное влияние на функции нервной системы. Он обеспечивает проявление реакций, относящихся к группе родительских инстинктов. Все реакции, связанные с заботой о потомстве (строительство гнезд и нор; выкармливание и защита детенышей и др.), проявляются только при достаточном количестве пролактина в организме. Такое действие пролактина доказано в опытах, проведенных на животных. Например, если агрессивно настроенным самцам крыс, находящимся в одной клетке с новорожденными крысятами, ввести пролактин, у них будет проявляться весь комплекс реакций, обеспечивающих заботу о потомстве: вылизывание крысят, обустройство гнезда, защита от других агрессивно настроенных сородичей и т.п. Важным фактором, способствующим секреции пролактина у матери, является акт кормления детеныша.

Средняя доля гипофиза

В средней доле гипофиза вырабатывается меланотропный гормон, который повышает активность ферментов в меланофорах. Под действием меланотропного гормона фермент тирозиназа стимулирует образование из аминокислоты тирозина пигмента меланина. Меланин придает окраску радужной оболочке глаз, волосам и коже человека. Под влиянием солнечного света меланин переходит из дисперсного состояния в агрегатное, что дает эффект загара. Средняя доля гипофиза у человека развита плохо.

Задняя доля гипофиза (нейрогипофиз)

В задней доле гипофиза хранятся гормоны, которые синтезируются в одном из отделов промежуточного мозга - гипоталамусе: вазопрессин (антидиуретический гормон - АДГ) и окситоцин. Основной мишенью для АДГ являются почки. Под действием АДГ повышается обратное всасывание воды из мочи в собирательных трубочках, что препятствует потере жидкости. При недостаточном образовании АДГ развивается заболевание несахарный диабет, или несахарное мочеизнурение, когда количество выделяющейся из организма мочи может достигать 20 л. В больших концентрациях АДГ вызывает повышение кровяного давления, отсюда его название - вазопрессин.

Окситоцин у женщин регулирует маточную активность и участвует в процессах образования молока. Выброс окситоцина в кровь в конце беременности обеспечивает роды. У новорожденных детей окситоцин, как и АДГ, оказывает антидиуретическое действие. Использование экзогенного окситоцина для родостимуляции вызывает снижение образования мочи у плода и новорожденного вплоть до водной интоксикации.

2. Эпифиз

Эпифиз (от греч. epiphysis - нарост, шишка), или шишковидная железа, - небольшое образование конусовидной формы массой 100-200 мг (эпифизами называются также расширенные концы трубчатых костей). По внешнему виду напоминает еловую шишку, что и послужило основанием для его названия. Эпифиз расположен в полости черепа над средним мозгом. В процессе эволюционного развития эпифиз претерпевал существенные изменения. У предков позвоночных животных он выполнял функцию органа зрения. У круглоротых эпифиз имеет строение, близкое к строению глаза. У гаттерий и некоторых ящериц эпифиз представлен так называемым теменным (третьим) глазом, обладающим светочувствительностью. У других позвоночных животных эпифиз превратился в железу внутренней секреции. Эпифиз хорошо развит у птиц. Считается, что он участвует в компасной ориентации при перелетах.

Основной функцией эпифиза у человека является приспособление организма к суточным ритмам, т.е. смене дня и ночи. Эпифиз получает информацию о времени суток через зрительный анализатор и, увеличивая или снижая синтез гормонов, изменяет активность физиологических и психических процессов. Таким образом, эпифиз играет роль "биологических часов" в организме. Кроме этого эпифиз регулирует процессы полового созревания человека. Гормоны эпифиза тормозят функции половых желез в детском возрасте. В период полового созревания активность эпифиза снижается и начинается ускоренное развитие половых желез. При гипофункции эпифиза происходит преждевременное половое и физическое созревание, при гиперфункции - недоразвитие половых желез, признаков пола и ожирение.

3. Щитовидная железа

Щитовидная железа - самая крупная железа внутренней секреции. Она прилегает к хрящам гортани и закрыта сверху мышцами шеи, имеет размер примерно 5Ч5 см и массу 30-40 г. Щитовидная железа вырабатывает несколько йодсодержащих гормонов, наиболее важными из которых являются трийодтиронин (Т 3) и тироксин (Т 4).

Гормоны щитовидной железы усиливают обмен веществ, ускоряют катаболизм белков, жиров и углеводов, повышают температуру тела, увеличивают частоту сокращений сердца, повышают возбудимость нервной системы, регулируют процессы роста, физического и умственного развития. На ранних стадиях развития (последний триместр беременности) гормоны щитовидной железы регулируют дифференцировку нервных клеток.

При недостатке гормонов в этот период развития дифференцировка нервных клеток нарушается, нормальное становление функций нервной системы становится невозможным. При этом развивается заболевание, получившее название кретинизм, сопровождающееся задержкой роста, нарушением физического и умственного развития. Если гипофункция начинает проявляться после рождения, то снижается обмен веществ, повышается масса тела, нарушается деятельность нервной системы, появляются вялость, сонливость, снижение интеллекта. Такое нарушение называется микседема (в переводе с греческого - слизистый отек).

При недостаточном поступлении йода с водой и пищей (например, у жителей некоторых горных районов) щитовидная железа также синтезирует мало гормона. При этом ткань щитовидной железы разрастается, возникает эндемический (т.е. приуроченный к определенной местности) зоб. Для профилактики эндемического зоба некоторые продукты (соль, хлеб и др.) обогащают йодом.

При гиперфункции щитовидной железы развивается базедова болезнь (диффузный токсический зоб, тиреотоксикоз). Признаками этого заболевания является увеличение щитовидной железы (зоб), повышение обмена веществ, потеря массы тела, учащение сердцебиений, повышение возбудимости нервной системы. В подростковом возрасте может наблюдаться временное увеличение активности щитовидной железы. У таких подростков снижается работоспособность, они быстро утомляются, становятся раздражительными, капризными. Эти нарушения проходят после полового созревания.

В медицинской практике используется понятие "тиреоидный статус", который определяет эндокринную функцию щитовидной железы. Эутиреоз - отсутствие отклонений в функции щитовидной железы; гипотиреоз - сниженная функциональная активность, гипертиреоз - повышенная функциональная активность щитовидной железы.

4. Околощитовидные (паращитовидные) железы

На задней поверхности и под капсулой щитовидной железы располагаются четыре небольшие (4Ч6 мм) околощитовидные железы. Гормон околощитовидных желез - паратгормон - вместе с витамином D регулирует обмен кальция в организме. Под влиянием паратгормона ионы кальция всасываются в кишечнике из пищи, а также освобождаются из минерального вещества кости (гидроксиапатита) и поступают в кровь. При недостатке гормонов околощитовидных желез возникают вялость, потеря аппетита, рвота, разрозненные сокращения отдельных мышц, судороги. В тяжелых случаях происходят спазм гортани, паралич дыхательных мышц, остановка сердца, заканчивающиеся смертью.

5. Надпочечники

Надпочечники - это парные железы, каждая из которых имеет массу около 4 г. Располагаются на верхних полюсах почек. Железы окружены плотной соединительнотканной капсулой и погружены в жировую ткань. В надпочечниках выделяют два слоя - корковый и мозговой. Корковый слой имеет мезодермальное происхождение, мозговой развивается из зачатков симпатического ганглия. Кора надпочечников является жизненно важным образованием. Удаление этой части железы в эксперименте на животных неизбежно приводит к смерти.

В корковом слое вырабатывается большая группа гормонов, по химической природе относящихся к стероидам: глюкокортикоиды, минералокортикоиды, половые гормоны. Предшественником всех стероидов является холестерин. Кортикоиды связываются с внутриклеточными рецепторами и оказывают влияние на экспрессию генов (регулируют экспрессию на транскрипционном и посттранскрипционном уровнях), поэтому могут изменять многие функции организма.

Глюкокортикоиды (кортизол, кортикостерон, гидрокортизон) регулируют обмен органических веществ (белков, жиров, углеводов), участвуют в развитии стресс-реакции, являются антагонистами иммунной системы: уменьшают выраженность воспалительных реакций. В высоких дозах глюкокортикоиды выступают как иммунодепрессанты (применяются для предупреждения отторжения трансплантированных органов). Минералокортикоиды регулируют обмен воды и минеральных солей. Половые гормоны играют важную роль в детском и старческом возрасте, когда половые железы не функционируют.

Гормонами мозгового вещества надпочечников являются адреналин и норадреналин. Образование адреналина усиливается при возбуждении симпатического отдела вегетативной нервной системы. Адреналин повышает частоту и силу сокращений сердца; сужает кровеносные сосуды, кроме сосудов сердца, мозга и работающих скелетных мышц, увеличивает просвет бронхов, ускоряет обмен веществ; замедляет процессы пищеварения. В связи с тем что адреналин, как и симпатический отдел нервной системы, обеспечивает реакции организма в экстремальных ситуациях, его иногда называют гормоном борьбы и бегства. Основные изменения, которые происходят в организме в экстремальных ситуациях, представлены в таблице 1.

Таблица 1. Изменения в организме в экстремальной ситуации

6. Поджелудочная железа

Поджелудочная железа располагается в изгибе двенадцатиперстной кишки. Она является железой смешанной секреции. Как железа внешней секреции поджелудочная железа вырабатывает пищеварительный сок. Часть клеток поджелудочной железы образуют небольшие скопления - островки Лангерганса. В этих клетках синтезируются гормоны.

Впервые на эндокринную роль поджелудочной железы обратили внимание немецкие ученые Дж. Меринг и О. Минковский (1889). Они обнаружили, что у собак после удаления поджелудочной железы развиваются те же симптомы, что и у человека при заболевании сахарным диабетом: резко увеличивается уровень сахара в крови, глюкоза выделяется с мочой, происходит усиленное отделение мочи, появляются повышенный аппетит и жажда. Впоследствии была подтверждена эндокринная функция поджелудочной железы.

Основной гормон поджелудочной железы - инсулин. Инсулин регулирует все виды обмена веществ, но в большей степени обмен углеводов. Под действием этого гормона происходит уменьшение содержания глюкозы в крови за счет перехода ее в ткани (в норме содержание глюкозы в крови - 4,45-5,65 ммоль/л, или 60-120 мг%). Инсулин также стимулирует синтез белков из аминокислот и активный транспорт аминокислот в клетки; способствует образованию высших жирных кислот из продуктов углеводного обмена, а также тормозит использование жира, запасенного в жировой ткани.

При гипофункции поджелудочной железы развивается заболевание сахарный диабет. У больных сахарным диабетом высокое содержание глюкозы в крови, а клеткам организма ее не хватает. Из-за недостатка инсулина глюкоза не может перейти из крови в ткани. При некоторых формах сахарного диабета больным помогают инъекции инсулина. С 1930-х гг. в медицинской практике применяли инсулины свиней и коров, которые отличаются от инсулина человека на 1-3 аминокислотных остатка. В настоящее время инсулин получают методами генной инженерии.

7. Половые железы

гормон гипофиз эндокринный тимус

Половые железы (семенники у мужчин и яичники у женщин) относятся к железам смешанной секреции. В этих железах образуются мужские и женские половые клетки - сперматозоиды и яйцеклетки (внешнесекреторная функция). Внутрисекреторная функция половых желез проявляется в образовании и секреции мужских и женских половых гормонов, которые непосредственно поступают в кровь.

Развитие половых желез и поступление из них в кровь половых гормонов определяют половое развитие и созревание. Половое созревание у человека происходит в возрасте 11-16 лет. Оно характеризуется полным развитием первичных и появлением вторичных признаков пола. К первичным половым признакам относят наличие половых желез (семенников и яичников) и половых органов (полового члена, предстательной железы, влагалища, матки, яйцеводов). Они определяют возможность полового акта и деторождения. Вторичными половыми признаками у мужчин являются растительность на лице, волосяной покров на теле, низкий тембр голоса; у женщин - молочные железы, особенности телосложения.

Половые железы (как семенники, так и яичники) вырабатывают как мужские, так и женские половые гормоны. Мужские половые гормоны называются андрогенами (наиболее активный - тестостерон), женские - эстрогенами (эстрон, эстрол, эстрадиол). В мужском организме содержание андрогенов выше, а эстрогенов ниже, чем в женском.

Половые гормоны регулируют обмен веществ, рост, развитие половых органов, появление вторичных признаков пола, влияют на функции нервной системы. Андрогены стимулируют синтез белков (поэтому в мужском организме больше мышечная масса, более высокое содержание гемоглобина в эритроцитах), снижают содержание жира. После полового созревания останавливается рост человека, т.к. половые гормоны подавляют активность эпифизарных точек роста длинных трубчатых костей.

Значение половых гормонов в развитии вторичных признаков пола хорошо показано в опытах с удалением и пересадкой половых желез у птиц. Например, после кастрации у петухов исчезают характерные половые признаки, а пересадка им половых желез противоположного пола приводит к появлению признаков и черт поведения курицы. Подобные нарушения у мужчин называются феминизацией, у женщин - маскулинизацией.

Половые гормоны оказывают выраженное влияние на функции нервной системы. В опытах на птицах показано, что нервные клетки способны "захватывать" половые гормоны и использовать их для коррекции свойств нервных центров. Так, кастрированные самцы птиц теряют способность петь, а введение андрогенов восстанавливает вокализацию. Если самкам птиц на ранних стадиях развития вводить мужские половые гормоны, они также становятся способными петь видоспецифическую песню. Половые гормоны регулируют половое поведение организмов.

8. Почки

К органам диффузной эндокринной системы относятся почки, клетки которых синтезируют значительное количество веществ, обладающих гормональными эффектами. К наиболее активным местным, или тканевым, гормонам относятся ренин и эритропоэтины. Под действием ренина стимулируется образование ангиотензина, регулирующего кровяное давление в сосудах почки. Избыточное образование ренина и ангиотензина может приводить к гипертонии почечного происхождения. Эритропоэтин является гуморальным фактором, регулирующим образование эритроцитов в красном костном мозге. Основным стимулом для выработки эритропоэтина является снижение содержания кислорода в тканях.

9. Желудок и кишечник

Эти органы пищеварительного тракта также относят к диффузной эндокринной системе, поскольку в стенке пищеварительной трубки присутствует огромное количество секретирующих гормоны эндокринных клеток. Наиболее изученными являются пептидные гормоны гастрин, секретин, холецистокинин и вилликинин. Гастрин регулирует секрецию соляной кислоты клетками слизистой оболочки желудка и выделение желудочного сока. Секретин стимулирует выделение поджелудочного сока. Холецистокинин является стимулятором образования и выделения желчи. Вилликинин усиливает колебательные движения ворсинок тонкого кишечника, способствуя процессу всасывания.

10. Разные органы

Гистамин - образуется многими клетками организма. Является стимулятором секреции соляной кислоты в желудке, вызывает сокращение гладкомышечных клеток воздухоносных путей и сужение бронхов, расширяет мелкие кровеносные сосуды активно функционирующих органов.

Факторы роста стимулируют рост и дифференцировку, а иногда и злокачественную трансформацию (малигнизацию) различных клеток. Известно несколько десятков факторов роста: эпидермальный, факторы роста фибробластов, гепатоцитов, нервов и др.

Литература

1. Регуляторные системы организма/ В.А. Дубынин, А.А. Каменский, М.Р. Сапин и др. - М.: Дрофа, 2003. - 368 с.

2. Розен В.Б. Эндокринология / В.Б. Розен. - М.: Медицина, 1994.

3. Лейкон Дж., Вайс П. Основы эндокринологии. - М.: Медицина, 2000.

4. Држевецкая И.А. Основы физиологии обмена веществ и эндокринной системы. - М.: Высшая школа, 1983. - с. 89-267.

Размещено на Allbest.ru