Физиология, ее предмет, роль и задачи в формировании врачебной деятельности. Связь физиологии с другими науками. Понятие об организме, составных его элементах. Уровни морфофункциональной организации человеческого организма
 Скачать 1.77 Mb.
|
|
Мозжечок выступает как интегратор соматических и вегетативных процессов. Регуляция вегетативных функций мозжечком направлена преимущественно на обеспечение двигательной функции. Эксперименты и клиническая практика показали, что поражения мозжечка, кроме двигательных расстройств, сопровождаются различными нарушениями вегетативных функций: сердечно-сосудистой и пищеварительной систем, дыхания, гемопоэза и др. Было выявлено, что на вегетативные функции в большей степени влияет старый и древний мозжечок (преимущественно червь), куда поступает часть импульсации от интерорецепторов. Эфферентные влияния на вегетативную сфеpy мозжечок оказывает, в основном, через ядра шатра. Они реализуются через ядра РФ ствола и могут быть возбуждающими, тормозящими и смешанными. Лимбическая система осуществляет связь вегетативных процессов с эмоциональными состояниями: страх, ярость, гнев, радость и т.д. (вегетативные проявления эмоций). Новая кора больших полушарий имеет представительство всех внутренних органов, из одних их же областей осуществляет эфферентное влияние на двигательные функции и вегетативное обеспечение движения, чем достигается интеграция соматических и вегетативных функций при формировании целенаправленного поведения (регуляция по возмущению); осуществляет условно-рефлекторную регуляцию деятельности внутренних органов , что позволяет осуществлять опережающую регуляцию (по прогнозированию); осуществляет управление вегетативными процессами при гипнотическом внушении, самовнушении и управление с помощью биологической обратной связи. ФИЗИОЛОГИЯ ЖЕЛЕЗ ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ Эндокринная система, общая характеристика. Продукция гормонов, их циркуляторный транспорт, катаболизм и экскреция гормонов. Регуляция эндокринной функции: трансгипофизирная через адено- и нейрогипофиз, роль обратных связей, эндокринная (негипофизарная) регуляция и гуморальная (неэндокринная) регуляция. Методы изучения желез внутренней секреции. Изменение гормональной регуляции и чувствительности тканей к гормональным воздействиям при старении организма. Эндокринная система - совокупность взаимосвязанных и различным образом организованных эндокринных клеток, осуществляющая централизованное управление функциями организма с помощью специализированных молекул - гормонов. Гормоны -внеклеточные сигнальные регуляторы, образующиеся эндокринными клетками и действующие на рецепторы клеток-мишеней преимущественно дистантно. Виды объединения эндокринных клеток. Формируют эндокринные железы (щитовидная железа, надпочечники и др.). Образуют часть железистого (островки поджелудочной железы, гонады и др.) или нежелезисмого органа (почки, сердце, эндотелий сосудов и др.). Эндокринные клетки диффузно расположены в органах (гастроинтестинальная система). Взаимодействия всех эндокринных структур образует единую эндокринную систему. Взаимодействия нервной, эндокринной и иммунной систем формируют единую систему регуляции - нейроиммунноэндокринную. Виды действия гормонов. Эндокринное (дистантное) действие - гормоны эндокринной железы действуют на клетки-мишени других органов и тканей. Паракринное действие - гормоны эндокринной клетки действуют на соседние клетки в пределах одного органа (гастроинтестинальные гормоны, простагландины и др.). Аутокринное действие - гормоны эндокринной клетки действуют на эту же клетку(например, простагландины). Химическая характеристика гормонов. Основные классы гормонов. Белково-пептидные гормоны (гормоны гипо таламуса, гипофиза, поджелудочной железы и др.). Производные аминокислот (из тирозина образуются адреналин, норадреналин, дофамин, тироидные гормоны, из триптофана-мелатонин, серотонин). Стероидные гормоны (кортикостероиды, половые гормоны, 1,25-(OH)2-витамин D3), являются производными холестерола. Основные фрагменты молекулы гормонов. Адресный фрагмент обеспечивает связывание гормона с циторецептором (например, а-субьединица лютеинизирующего гормона). Снижение этого сродства при водит к гормонорезистентности. Актон обеспечивает специфичность действия гормона (например, В-субъединица лютеинизирующего гормона). Вспомогательные фрагменты служат для изменения его действия, определяют его иммунологические свойства. Физиологическая организация эндокринной функции любой железы включает в себя пять универсальных звеньев: продукцию гормона, его циркуляторный транспорт, физиологические эффекты, катаболизм и экскрецию гормона и регуляцию эндокринной функции железы. Продукция гормонов Продукция гормонов включает в себя: их биосинтез, секрецию и, для некоторых гормонов, их периферическую конверсию. Биосинтез гормонов. Прямой генетический контроль по схеме синтеза белка на полисомах образуется прогормон - предшественник одного или нескольких гормонов, который с помощью сигнального гидрофобного пептида поступает внутрь капальцев гранулярной ЭПС, где происходит его обработка, завершаемая в комплексе Гольджи упаковкой молекул гормона в секреторные гранулы . Опосредованный генетический контроль осуществляется через образование ферментов, синтезирующих небелковые гормоны (например, стероиды). Секреция гормонов Экзоцитоз секреторных гранул (пептидные гормоны, катехоламины) стимулируется ионами Са2+, поступившими в цитозоль через Са2+-каналы при деполяризации мембраны клетки или из гладкой ЭПС при действии инозитолтрифосфата. Освобождение гормона из белковосвязанной формы с помощью ферментов лизосом (тироксин и трийодтиронин из иодированного тироглобулина). Свободная диффузия гормонов, растворимых в липидах мембраны (кортикостероиды, половые и тироидные гормоны). Периферическая конверсия гормонов - это превращение гормонов в органах и тканях, отдаленных от эндокринной железы, образующих эти гормоны. В результате изменяется активность и спектр действия гормона (превращенис тироксина в трийодтиронин в печени, тестостерона в дигидротестостерон II в эндотелии сосудов легких и других органов). в простате, ангиотензина I в ангиотензин Транспорт гормонов кровью Транспорт гормонов в крови может осуществляться в следующих формах: в свободной форме, гормон, связанный с белками плазмы и гормон, связанный с форменными элементами крови. Свободная, несвязанная форма - эта форма гормона имеет физиологическую активность и действует на клетки-мишени. Гормоны, связанные с белками плазмы. С глобулинами специфически связано 70-80% от общего количества гормона в крови. Это обеспечивает создание запаса и связывание избытка гормона в крови, защиту его от инактивации и от потери через почки. Известны несколько видов глобулинов - транскортин, тироксинсвязывающий глобулин, прогестин, тестостерон-эстрогенсвязывающий глобулин. С альбуминами крови неспецифически связано 5-10% гормона. Благодаря низкой прочности связи эта форма является основным источником пополнения пула свободных гормонов крови. Небольшая часть гормона связана с форменными элементами крови. Кроме функции депонирования, эта форма гормона оказывает влияние на функции форменных элементов крови, особенно лейкоцитов. Катаболизм гормонов - чаще всего это их необратимая ферментативная инактивация и превращение в растворимую форму происходит в разных органах, преимущественно в печени, почках, легких. Стероидные гормоны инактивируются преимущественно в микросомальной фракции путем восстановления двойной связи кольца А и кетогрупп и процессов декарбоксилирования. Продукты распада переходят в растворимую форму путем образования эфиров с глюкуроновой и серной кислотами. Аминокислотные гормоны, катехоламины (адреналин, порадреналин) инактивируются в разных тканях путем дезаминирования (моноаминооксидаза) и метилирования (катехол-О-метилтрансфераза), тироидные гормоны - путем дейодирования, дезаминирования остатков аланина, образования эфиров с глюкуроновой и серной кислотами Экскреция гормонов из организма. Выделяются из организма преимущественно ( 90%) инактивированные гормоны и небольшое количество активных гормонов. По почечно-мочевому пути выделяются = 80% гормонов, по печеночно-кишечному пути 20.% гормонов. Регуляция эндокринной функции Можно выделить три главных пути регуляции: трансгипофизарный через аденогипофиз, трансгипофизарный через нейрогипофиз и парагипофизарный (минуя гипофиз). Трансгипофизарная регуляция через аденогипофиз происходит с помощью нейронов гипоталамуса, гормоны которых регулируют образование гормонов аденогипофиза, тропных к периферическим железам Трансформация нервного импульса в нейросекреторный процесс в нейронах передней и средней групп ядер гипоталамуса (медиальном преоптическом. аркуатном, паравентрикулярном и др.) приводит к секреции тропных к гипофизу гормонов двух видов либеринов и статинов. На этот процесс оказывают сильное влияние медиаторы норадренергических нейронов (голубое пятно), серотонинергических нейронов (ядра шва) и дофаминергических цейронов (черное вещество) ствола мозга. Трансгипофизарная регуляция через нейрогипофиз. В супраоптических и паравентрикулярных ядрах гипоталамуса образуются антидиуретический гормон (вазопрессин) и окситоцин. В пептиде-предшественнике они находятся вместе. В результате аксонного транспорта эти гормоны поступают в нейрогипофиз и депонируются в нем (окончания аксонов расположены на базальной мембране капилляров). Из нейрогипофиза АДГ и окситоцин секретируются в околокапиллярное пространство и затем поступают в кровь, а также через III желудочек мозга в цереброспинальную жидкость (влияют на поведение и память). Парагипофизарный путь реализуется через: Прямой нервный контроль секреции гормонов осуществляется в мозговом слое надпочечников, эпифизе, гипоталамусе (в его нейросекреторных ядрах); в клетках этих желез происходит преобразование (трансдукция) нервного импульса в нейросекреторный процесс. Эндокринная (негипофизарная) регуляция осуществляется в результате влияния гормонов периферических эндокринных желез друг на друга (например, торможение кортизолом секреции тироксина, соматостатином - секреции инсулина и глюкагона). Гуморальная (неэндокринная) регуляция секреции инсулина, альдостерона, парат гормона осуществляется соответственно уровнем глюкозы, Na+ и Ca2+ в крови. Методы исследования желез внутренней секреции Удаление железы или подавление ее активности. Моделирование гипофункции железы путём хирургического удаления всей железы или её части, химического подавления ее функции (напр., блокада аллоксаном бета-клеток поджелудочной железы), радиационным ингибированием железы (папр., облучение щитовидной, половых желез). Пересадка железы или введение гормонов. Замещение недостающего гормона путём пересадки железы, введения в кровь экстрактов железы или очищенных гормонов. наблюдения в клинических условиях за больными с гипо- и гиперфункцией эндокринных желез, возникшими в результате заболевания, так и после оперативных вмешательств на эндокринных железах. Определение количества гормонов и их метаболитов в биологических жидкостях (крови, моче, ликворе) биохимическими, иммуно-радиологическими и иммунофлюоресцентными методами анализа. . Изучение биосинтеза гомонов с помощью изотопов позволяют выяснить химическую структуру гормона и провести его искусственный синтез (в том числе методами генной инженерии). Ультразвуковая диагностика, компьютерная томография, позитронно-эмиссионная томография Функциональные нагрузочные пробы (например, тест на толерантность к глюкозе). Метод функциональных нагрузок применяется для выявления скрытой эндокринной недостаточности. В клинике широко используется сахарная нагрузка для выявления не достаточности инсуляторного аппарата. Для выявления функциональных резервов коры надпочечников используется проба Торна: введение АКТГ испытуемому при нормально функционирующих надпочечниках вызывает падение числа эозинофилов перифериче ской крови вследствие выброса глюкокортикоидов под влиянием АКТ. Отсутствие эозинопении при этом свидетельствует о снижении функциональных возможностей ко ры надпочечников. 59. Физиологические эффекты гормонов, характеристика рецепторов гормонов. Действие гормонов, плохо проникающих в клетку, через системы вторых посредников – аденилатциклазную, фосфоинозитидную, гуанилатциклазную и без вторых посредников – через тирозинкиназную систему. Действие легко проникающих в клетку гормонов через ядерные рецепторы. Общие изменения эндокринной регуляции при старении организма. Физиологические эффекты гормонов Рецепторы гормонов. Клетки (ткани, органы)-мишени, избирательно реагирующие на гормоны, имеют циторецепторы - белковые приемники и преобразователи гормо нального сигнала. Циторецепторы расположены на клеточной мембране или в цитоплазме и ядре.Могут отвечать как на один возбудитель так и на несколько. Изменение числа рецепторов клетки и их структуры является способом регуляции гормонального ответа организма. По месту взаимодействия с рецепторами гормоны разделяют на две группы: мембранные, плохо проникающие в клетку (рецепторы к ним находятся в плазмолемме) и цитозольные, хорошо проникающие в клетку (рецепторы к ним находятся в цитоплазме и ядре). Гормоны, плохо проникающие в клетку (белковые, катехоламины), соединяются с рецепторами на наружной поверхности клеточной мембраны и реализуют внутриклеточные эффекты двумя способами: через вторые посредники (аденилатциклазная и гуанилатциклазная системы) и без вторых посредников (тирозинкиназная и протеинкиназная системы) . Действие гормонов через вторые посредники реализуется через 3 системы: аденилатциклазную, фосфоинозитидную гуанилатциклазную . G-белок мембраны. Гормоны, действующие через аденилатциклазную и фосфоинозитидную системы, после присоединения к рецепторам активируют тримерный G белок мембраны. G-белок представляет собой фермент (ГТФаза), расщепляющий ГТФ,его активность регулируется гуанилнуклеотидами. В неактивном состоянии он связан с ГДФ Активация состоит в обмене ГДФ на ГТФ в а-субьединице G-белка. Освободившаяся из тримера а-субьединица гидролизует ГТФ до ГДФ с освобождением энергии, которая используется для передачи регуляторного сигнала. После реализации своего эффекта ГДФ-а субьединица соединяется с димером, вновь образуя тримерный ГДФ G белок. G белки и вторые посредники. Известно три семейства G-белков - Gs, Gi, Gq. Они влияют на ферменты (аденилатциклазу, фосфолипалу С), образующие вторые посредники (цАМФ, инозитолтрифосфат, диацилглицерол). Через образование G-белков на клетки действуют цитокины, медиаторы, биологически активные вещества, что подчеркивает единый механизм действия нервной, эндокриной и иммунной регуляции. Вторые посредники, в свою очередь, активируют соответствующие им протеинкиназы (ПК) - Ферменты, фосфорилирующие клеточные белки. Обратимое фосфорилирование белков при действии протеинкиназ и дефосфорилирование при действии фосфатаз является наиболее универсальным механизмом изменения клеточных функций. Большинство гормонов действует через ПК,фосфорилирующие клеточные белки по остаткам серина и треонина - аденилатциклазная, гуанилатциклазная и фосфоинозитидная системы, что изменяет их функциональную активность - чаще увеличивает. Мишеньюю для ПК являются различные белки: ионные каналы, рецепторы, ферменты, факторы транскрипции и трансляции, структурные белки. Аденилатциклазная система . Эту систему используют гормоны,осуществляющие свой эффект через аденилатциклазу и синтез второго посредника -циклического АМФ (3,5-цАМФ). Действие гормона может как активировать, так и тормозить его образование. Комплекс «гормон + рецептор» через G-белок активирует аденилатциклазу и образование цАМФ. Так действуют около 30 гормонов: адреналин через В-рецепторы, АДГ Комплекс «гормон + рецептор» активирует G-белок, который тормозит аденилатциклазу и образование цАМФ. Так действуют адреналин через а2-рецепторы, ангиотензин II (АТ-рецепторы), аденозин (А1,3-рецепторы), гистамин (Н3,4-рецепторы), соматостатин, опиоидные пептиды (гамма ,к-рецепторы). цАМФ влияет на функции клетки через изменение активности протеинкиназы А,фосфорилирующей различные клеточные белки: мембранные (изменяется ее проницае мость), ферменты (изменяется метаболизм клетки), ядерные (изменяется транскрипция). рибосом (изменяется трансляция), микротрубочек (изменяется движение и форма клетки) и др. Фосфоинозимидная система. Эту систему используют гормоны, которые, действуя через Gq-белок, активируют в мембране фосфолипазу С. Она образует из фосфолипида мембраны (фосфатидилинозитолдифосфата) два посредника - инозимол-1,4,5-трифосфат (ИФ3) и 1,2-диацилглицерол (ДАГ). Цитозольный посредник - ИФ3 действует на рецепторы гладкой ЭПС, что приводит к открыванию Са2+-каналов и выходу Са2+ в цитозоль. Ионы Са2+ при этом выступают в качестве третьего посредника, который связывается с белком кальмодулином и активирует Са2+-кальмодулинзависимую протеинкиназу. Последняя фосфорилирует эффекторные белки, влияющие на функции клеток, их пролиферацию и дифференцировку (регу лирует активность аденилатциклазы и синтез цАМФ, фосфолипазы А2 и синтез простагландинов, гуанилатциклазы и синтез цГМФ, фосфодиэстеразы и разрушение ПАМФ и цГМФ; а также участвует в регуляции секреции инсулина, гормонов щитовидной желе зы. гипофиза и надпочечников, кишечной секреции и секреции неторов). Гормоны могут увеличивать концентрацию Ca в цитозоле как в результате открывания Са-каналов клеточной мембраны там и выхода Са из гладкой ЭПС. В клетке есть специальные белки связывающие Са 2+при низкой концентрации кальмодулин, гуанилатциклаза, тропонин С и др. Присоединение Са2 к этим белкам изменяет их конфигурацию и свойства. Это приводит к изменению функций клеток - метаболической, секреторной, сократительной, биоэлектрической и др. Связанный с мембраной ДАГ, оставаясь на внутренней поверхности мембраны, активируст протеинкиназу С, фосфорилирующую эффекторные белки (например, киназу легкой цепи миозина), а также синтез простагландинов, что изменяет функции клетки. Через ИФ3, и ДАГ действуют около 40 гормонов: адреналин (а-рецепторы), као прессин (V1), ацетилхолин (М13s), ангиотензин II (АТ), гистамин (Ну), серотонин(5 HT2), холецистокинин, окситоцин, ВИП, тиро- и гонадолиберин, окситоцин, простагландин F2а, лейкотриены С. и D. и др. Гуанилатциклазная система. Некоторые гормоны (например. цитокины) и медиатор ацетилхолин действуют через гуанилатциклазу, образующую второй посредник - циклический ГМФ (цГМФ). Гуанилатциклаза существует в двух формах - мембраносвязанной и растворимой в цитозоле. Мембраносвязанная гуанилатциклаза является частью рецептора плазмолеммы, её активация гормоном (например, Na-уретическим) увеличивает образование цГМФ, который стимулирует протеинкиназу G, фосфорилирующую белки. Растворимая в цитозоле гуанилатциклаза содержит в своем составе гем, с которым связывается сигнальная молекула - NO. Активированная оксидом азота гуанилатциклаза через протеинкиназу G фосфорилирует белки (например, так действует ацетилхолин, вызывая расширение сосудов). Действие непроникающих в клетку гормонов, не использующих вторые посредники, реализуется через две системы - тирозинкиназную и протеинкиназную. Тирозинкиназная система передает сигнал от гормона через специальные протеинкиназы - тирозинкиназы (ТК), фосфорилирующие белки по остаткам тирозина. Тирозинкиназа может входить как в состав рецептора - его внутриклеточную часть (рецепторная ТК), так и не входить в состав рецептора, а быть самостоятельным внутриклеточным белком в цитоплазме (нерецепторная ТК) Рецепторные тирозинкиназы. Через них действуют инсулин и факторы роста клеток. Связывание гормонов с рецепторными тирозинкиназами вызывает фосфорилирование внутриклеточного участка рецептора, при этом на нем появляются места (сайты) для стыковки с рядом белков, которые после их фосфорилирования по остаткам тирозина передают далее сигнал в цитоплазму и ядро. Нерецепторные тирозинкиназы.Через них действуют цитокины, эритропоэтин, СТГ, пролактин, лептин.Сигнал с рецептора переносится на тирозинкиназы, расположенные в цитозоле или связанные с внутренней поверхностью клеточной мембраны.Эта система участвует в регуляции гемопоэза, иммунитета и воспаления, пролиферации и дифференцировки клеток. Протеинкиназная система построена аналогично тирозинкиназной системе, но вместо рецепторной и нерецепторной тирозинкиназ имеются рецепторная и нерецепторная серин/треониновые протеинкиназы. Через протеинкиназную систему стимулируется воспаление, реакции иммунитета, адаптация организма, ингибируется апоптоз. Гормоны оказывают разветвленные эффекты. Это связано с тем, что один гормон использует несколько систем передачи сигнала, а системы посредников взаимодействуют друг с другом (например, важной «узловой станцией» переключения является протеинкиназа С). Гормоны соединяются с ядерными рецепторами. Рецепторы представляют собой белки (факторы транскрипции), прочно связанные с ДНК хроматина и дополни тельными ядерными белками. Каждый рецептор содержит несколько специфических участков (доменов): ДНК-связывающий домен, гормонсвязывающий домен, домен, активирующий транскрипцию и др. Гормон + ядерный рецептор активирует процессы транскрипции (образование НРНК) и трансляции (взаимодействие рРНК, ТРНК и иРНК, индуцирующее синтез бел ков и дифференцировку клеток). Например, глюкокортикоиды и тироидныс гормоны стимулируют гены, обеспечивающие синтез В-адренорецепторов. Основные эффекты гормонов в целостном организме. Метаболический: гормоны являются основными регуляторы активности ферментов. Нейрологический: гормоны через циторецепторы нейронов и глиоцитов дей ствуют на процессы возбуждения и торможения, память, проницаемость гематоэнцефа лического барьера, половую дифференцировку гипоталамуса. Морфогенетический: половые гормоны, СТГ, тироксин влияют на процессы ро ста тела и формообразования, созревания гонад и половой дифференцировки. Кинетический: гормоны запускают сокращение гладких мышц, секрецию в эндо и экзокринных железах, изменяют пигментацию. |