Введение. Изучение гормонов
 Скачать 52.41 Kb.
|
|
Введение Организм человека очень сложно устроен. Помимо основных органов в организме присутствуют и другие не менее важные элементы всей системы. К таким важным элементам относятся и гормоны. Поскольку очень часто то или иное заболевание связано именно с повышенным или наоборот заниженным уровнем гормонов в организме. Разберёмся что такое гормоны, как они работают, какой у них химический состав, какие бывают основные виды гормонов, какое влияние на организм они оказывают. Изучение гормонов Начало активному изучению эндокринных желез и гормонов было положено английским врачом Т. Аддисоном в 1855 году Аддисон был первым, кто дал описание бронзовой болезни, признаком которой было специфическое окрашивание кожи, а причиной — дисфункция надпочечников. Другим основоположником эндокринологии является французский медик К. Бернар. Он изучал процессы внутренней секреции и соответствующие железы организма — органы, секретирующие в кровь те или иные вещества. Впоследствии свой вклад в данную отрасль науки внес еще один французский врач — Ш. Броун-Секар, увязавший развитие определенных заболеваний с недостаточностью функции желез внутренней секреции и показавший, что при терапии указанных болезней могут быть успешно использованы экстракты соответствующих желез. Собственно, термин «гормон» был впервые использован в работах английских физиологов У. Бейлисса и Э. Старлинга в 1905 году. Исследователи ввели его в ходе изучения гормона секретина, открытого ими же тремя годами ранее. Что такое гормоны? Гормоны - химические вещества, вырабатываемые эндокринными железами и выделяемые в кровь, которая разносит их по всем органам, где они выступают как “химические посланцы”. Гормоны могут активизировать или замедлить определенные процессы, происходящие в организме. В организме человека гормоны используются для того, чтобы поддерживать гомеостаз и регулировать многие функции, такие как рост, обмен веществ, развитие, реакцию на изменения условий окружающей среды. Что такое гормоны? Они не только руководят всеми процессами, происходящими в организме, гормоны – это то, что отвечает за поведение человека. Кроме этого, любовь, привязанность, самопожертвование, желание близости, альтруизм, романтика – все эти чувства зависят от гормонов. Эндокринные железы Совокупность желез внутренней секреции, вырабатывающих гормоны, называется эндокринной системой. В эту систему входят следующие органы: гипофиз; гипоталамус; надпочечники; щитовидная железа; паращитовидные (околощитовидные) железы; яичники у женщин; яички у мужчин; печень; почки; поджелудочная железа; плацента (у беременных); желудочно-кишечный тракт. Гормоны, выделяемые этими железами, находятся в тонком взаимодействии друг с другом, поддерживая в равновесии гормональный баланс организма. Химический состав гормонов По химическому строению известные гормоны делят на основные классы: Стероидные гормоны (половые гормоны, кортизол, альдостерон); Производные полиеновых (полиненасыщенных) жирных кислот (простагландины); Производные аминокислот (адреналин, норадреналин, мелатонин и другие); Белково-пептидные соединения (инсулин, глюкагон, паратгормон и другие). Стероидные гормоны Гормоны этого класса — полициклические химические соединения липидной природы, в основе структуры, которых находится стерановое ядро (циклопентанпергидрофенантрен), конденсированное из трёх насыщенных шестичленных колец (обозначают латиницей: A, B и C) и одного насыщенного пятичленного кольца (D). Стерановое ядро обусловливает общность (единство) полиморфного класса стероидных гормонов, а сочетание относительно небольших модификаций стеранового скелета определяет расхождение свойств гормонов этого класса. Производные жирных кислот Данные соединения, отличающиеся нестабильностью и оказывающие местное воздействие на находящиеся поблизости от места их выработки клетки, называются также эйкозаноидами. К ним относятся простагландины, тромбоксаны и лейкотриены. Производные аминокислот Этот класс гормонов составлен преимущественно из производных тирозина: адреналин и норадреналин, тироксин и т. д. Первые два синтезируются надпочечниками, третий — щитовидной железой. Белковые и пептидные гормоны К числу белково-пептидных относятся гормоны поджелудочной железы (глюкагон, инсулин), а также гипоталамуса и гипофиза (гормон роста, кортикотропин и др.). В их состав может входить самое разнообразное количество аминокислотных остатков — от 3 до 250 и более. Гормоны гипофиза Гормон роста (Соматотропин) - ответственен за усиление процессов роста и физического развития. Он регулирует рост всего организма, стимулирует рост мышц, препятствует отложению жира. С этим гормоном связаны такие аномалии, как гипофизарная карликовость (снижение функции гипофиза) и гигантизм (избыток ГР). Также еще возникает состояние акромегалии. Оно возникает при большей выработке ГР после достижения зрелости. Соответственно, растут только отдельные части тела, т.к. некоторые кости теряют способность к удлинению. Т.е. у человека начинают выдаваться брови, нос, челюсть, увеличиваются стопы, кисти рук, нос и губы утолщаются. Пролактин - ответственен за увеличение молочных желез во время беременности и образование молока (лактации). Но при лактации, сочетающейся с отсутствием менструации, говорит об опухоли гипофиза. Адренокортикотропный гормон (Кортикотропин) - стимулирует работу надпочечных желез и образование в них кортизола. Избыток АКТГ приводит к заболеванию синдромом Кушинга (прибавка в весе, лунообразное лицо, жировые отложения в верхней части туловища, мышечная слабость). Гонадотропины - фолликулостимулирующий гормон стимулирет развитие яйцеклеток в яичниках и сперматозоидов в семенниках. Лютеинизирующий гормон - выработка в яичниках женских половых гормонов, а также секреция тестостерона. Окситоцин - отвечает за нежность, верность и надежность. Оказывает сильное влияние на формирование материнского инстинкта у женщин. Чем больше этого гормона, тем сильнее мать любит свое дитя. Выработку окситоцина стимулируют бананы и авокадо Гормоны поджелудочной железы Глюкагон - повышает содержание глюкозы в крови (способствует глюконеогенезу - расщеплению гликогена и освобождению глюкозы из печени). Инсулин - понижает сахар в крови (продвигает глюкозу внутрь клетки, где она будет использоваться как «горючее» для мышц или храниться в жировых клетках). При недостатке производства инсулина возникает заболевание сахарный диабет. Липокаин - Предупреждает ожирение печени, способствует биосинтезу фосфолипидов. Гормоны щитовидной железы Тироксин - ускоряет обмен веществ в организме, повышает возбудимость центральной нервной системы. Тирокальцитонин - регулирует обмен кальция в организме. Т.е. снижает количество кальция в крови и увеличивает в костной ткани. Важно помнить, что недостаток гормонов щитовидной железы у детей приводит к задержке умственного и физического развития. У взрослых при гипофункции щитовидной железы наблюдается торможение нервно-психической активности (вялость, сонливость, апатия); при избытке гормонов, наоборот, наблюдаются возбуждение, бессонница. Гормоны надпочечников Кортизол - вырабатывается в больших количествах во время стресса. Он запускает иммунные механизмы защиты и защищает от стресса (активизируется деятельность сердечной мышцы, улучшается работа мозга). При повышенном уровне кортизола начинается усиленное отложение жиров на животе, спине, задней части шеи. Понижение кортизола приводит к ухудшению иммунной системы. Человек начнет болеть часто. Это может привести к отказу надпочечников. Адреналин - активизируется в состоянии страха, опасности. У человека повышается сахар в крови для работы мышц, учащается дыхание, повышается тонус кровеносных сосудов. Таким образом, человек находится на максимуме физических и психических способностей. Но переизбыток этого гормона притупляет чувство страха, что черевато плохими исходами. Альдостерон - регуляция водно-солевого баланса организма. Он влияет на почки, давая сигнал, что оставить в организме, а что вывести с мочой (калий, натрий, хлор и т.д.). Норадреналин - Гормон ярости, обеспечивает реакцию организма в случае опасности, увеличивает агрессивность, усиливает чувство ужаса и ненависти. Половые гормоны (мужские и женские) Эстрогены - отвечают за женские вторичные половые признаки, менструальный цикл и беременность, кроме того, эстрогены вызывают прилив сил, поднимают настроение, придают радостный блеск глазам, разглаживают кожу. Прогестерон - способствует вынашиванию плода, повышает аппетит, способствует отложению жиров, в больших количествах оказывает успокоительный и обезболивающий эффект. Андрогены - мужские половые гормоны. К ним относится тестостерон. Именно этот гормон отвечает за развитие мужских первичных и вторичных половых признаков. Кроме того, тестостерон усиливает синтез белка (анаболический эффект), что приводит к ускорению процессов роста, физического развития, увеличению мышечной массы. Механизм действия гормонов Гормоны действуют на органы избирательно, это объясняется тем, что клетки определенных органов содержат специальные образования - рецепторы. Органы или клетки, на которые действует конкретный гормон, называют органами-мишенями или клетками-мишенями. Во внеклеточной жидкости содержится множество разнообразных соединений, но рецепторы узнают лишь очень немногие из них. Кроме того, рецепторы должны выбрать определенные молекулы из множества других, присутствующих в более высокой концентрации. На рисунке показано, что каждая клетка может нести либо один тип рецепторов, либо несколько. Заключение Гормоны имеют огромное биологическое значение: С их помощью осуществляется координация и согласование работы всех органов и систем живого организма. Гормоны подчиняют единой цепи и синхронизируют ювелирную биологическую работу каждого органа и их систем. Введение Гормоны — это то, что делает нас особенным и непохожим на остальных. Они предопределяют наши физические и психические особенности. Вырастем мы высоким или не очень, полным или худым. Наши гормоны влияют на все аспекты нашей жизни — с момента зачатия и до самой смерти. Они будут влиять на наш рост, половое развитие, формирование наших желаний, на обмен веществ в организме, на крепость мышц, на остроту ума, поведение, даже на наш сон. Эта удивительная управляющая система возникла в ходе эволюции, вероятно, чуть позже многоклеточности и одновременно с кровеносной системой. На самом деле даже одноклеточные существа небезразличны к химическим сигналам, приходящим извне, в том числе от других клеток. Но только у многоклеточных могла появиться изощрённая многоуровневая регуляция, известная под названием эндокринной системы. Она управляет именно теми функциями организма, которые чаще всего бывают неподвластны воле и сознанию, от переработки питательных веществ до влюблённости, от роста рук, ног и туловища до колебаний настроения, от зачатия ребёнка до таинственной деятельности внутренних органов, которые многим своим хозяевам и по именам-то не известны. Вернее, наоборот: эти функции неподвластны воле, потому что управляются не нервной, а эндокринной системой. Специальные клетки в железах и тканях вырабатывают гормоны (от греч. hormamo ― приводить в движение, побуждать). Эти вещества выделяются во внеклеточное пространство, в кровь и лимфу, а с их токами попадают в „мишени“ ― органы и клетки и производят нужные эффекты. Примечательно, что они работают в очень низких концентрациях ― до 10–11 моль/л. Гормоны (от греч. hormao – привожу в движение, побуждаю) – биологически активные вещества, которые вырабатываются железами внутренней секреции и выделяются непосредственно в кровь, лимфу или ликвор. (Кононский). Они обладают строго специфическим и избирательным действием, способные повышать или понижать уровень жизнедеятельности организма. Химическая природа и классификация гормонов По химической природе гормоны делятся на следующие группы: белково-пептидные, производные аминокислот и стероидные гормоны. Первая группа ― это гормоны гипоталамуса и гипофиза, поджелудочной и паращитовидной желёз и гормон щитовидной железы кальцитонин. Некоторые гормоны, например фолликулостимулирующий и тиреотропный, представляют собой гликопротеиды ― пептидные цепочки, „украшенные“ углеводами. Пептидные и белковые гормоны обычно действуют на внутриклеточные процессы через специфические рецепторы, расположенные на поверхностной мембране клеток-мишеней. Гормонов имеющих белковую или полипептидную природу называют тропинами, так как они оказывают направленное стимулирующее действие на процессы роста и обмена веществ организма и на функцию периферических эндокринных желез. Рассмотрим некоторых гормонов белково-пептидной природы.(3) Тиреотропный гормон (тиреотропин) представляет собой сложный белок глюкопротеид с молекулярным весом около 10000. Он стимулирует функцию щитовидной железы, активирует ферменты протеазы и тем способствует распаду тиреоглобулина в щитовидной железе. В результате протеолиза освобождаются гормоны щитовидной железы – тироксин и трииодтиронин, которые поступают в кровь и с ней к соответствующим органам и тканям. Тиреотропин способствует накоплению иода в щитовидной железе, при этом в ней увеличивается число клеток и активируется их деятельность. Тиреотропин выделятся гипофизом непрерывно в небольших количествах. Выделение его регулируется нейросекреторными веществами гипоталамуса. Фолликулостимулирующий гормон обеспечивает развитие фолликул в яичниках и сперматогенез в семенниках. Представляет собой белок глюкопротеида с молекулярным весом 67000. Производные аминокислот ― это амины, которые синтезируются в мозговом слое надпочечников (адреналин и норадреналин) и в эпифизе (мелатонин), а также иодсодержащие гормоны щитовидной железы трииодтиронин и тироксин (тетраиодтиронин), из аминокислоты тирозина, которая, в свою очередь, синтезируется из незаменимой аминокислоты фенилаланина. К ним относятся гормоны мозгового слоя надпочечников норадреналин и адреналин, и гормоны щитовидной железы – трииодтиронин и тироксин. Биохимическое изучение щитовидной железы началось с открытия содержания в ней значительных количеств иода (Бауман, 1896). Освальдом (1901) был обнаружен иодсодержащий белок тиреоглобулин. В 1919г. Кендалл при гидролизе тиреоглобулина выделил криссталическое вещество, содержащее около 60% иода. Эту аминокислоту он назвал тироксином (тетраиодтиронин). Образующийся в щитовидной железе тиреоглобулин не поступает в кровь как таковой. Он подвергается сначала ферментативному расщеплению, получившиеся при этом иодсодержащие тироксины и являются продуктами, выделяемыми в кровь. В тканях организма тироксины претерпевают химические превращения, образующиеся при этом продукты, очевидно, и оказывают свое действие на ферментативные системы, локализующиеся в митохондриях. Было найдено, что тироксин распределяется в клетках следующим образом: в клеточном ядре – 47 мг/%, в митохондриях – 34 мг/%, микросомах – 43мг/% и цитоплазме – 163 мг/%. Гормоны щитовидной железы являются производными тиронина. В 1927г. Харрингтон и Барджер установили структуру тироксина, который можно считать как производное L – тиронина. Тиронин в организме образуется из аминокислоты L — тирозина. Кроме тироксина, в щитовидной железе и плазме крови имеется другое, родственное ему соединение – трииодтиронин. Корковый и мозговой слой надпочечников млекопитающих секретируют гормоны, различные как по химической природе, так и по физиологическому действию. Гормоном мозгового слоя является адреналин. Адреналин – это продукт окисления и декарбоксилирования аминокислоты тирозина. Кроме адреналина, мозговой слой надпочечников вырабатывает также норадреналин, отличающийся от адреналина отсутствием в его молекуле метильной группы: Адреналин и норадреналин вырабатываются различными клетками мозгового слоя. Биосинтез адреналина начинается с окисления фенилаланина, который превращается в тирозин; тирозин под влиянием фермента ДОФА — оксидазы превращается в 3,4-дегидрооксифенилаланин (ДОФА). Последний декарбоксилируется, и образуется амин, и из него норадреналин. Адреналин возникает уже как продукт метилирования норадреналина. Третья группа как раз и отвечает за легкомысленную репутацию, которую гормоны приобрели в народе: это стероидные гормоны, которые синтезируются в коре надпочечников и в половых железах. Взглянув на их общую формулу, легко догадаться, что их биосинтетический предшественник ― холестерин. Стероиды отличаются по количеству атомов углерода в молекуле: С21 ― гормоны коры надпочечников и прогестерон, С19 ― мужские половые гормоны (андрогены и тестостерон), С18 ― женские половые гормоны (эстрогены). Многие гормоны являются членами семейств со сходной структурой, что отражает процесс молекулярной эволюции. Стероидные гормоны растворяются в жирах и легко проникают через клеточные мембраны. Их рецепторы находятся в цитоплазме или ядре клеток-мишеней. В настоящее время из коры надпочечников выделено в чистом виде несколько десятков стероидов. Многие из них биологически неактивны, кроме таких, как альдостерол, гидрокортизон, кортизон, кортикостероид, 11- дегидрокортикостерон, 11- дезоксикортикостерон, 17-окси-11-дезоксикортико-стерон и 19- оксикортикостерон и некоторые другие. Стероиды имеют широкое применение в лечебной практике. Многие из них синтезированы и применяются при лечении болезней крови, ревматизма, бронхиальной астмы и др. В настоящее время считают, что из перечисленных выше кортикостероидов надпочечники в основном секретируют 17- оксикортикостерон, кортикостерон и альдостерон. Все они имеют тетрациклическую структуру циклопентанпергидрофенантрена. Структурная основа такого циклического типа соединения характерна и для многих других соединений типа стероидов (холестерин, желчные кислоты, провитамин Д, половые гормоны). Многие из таких стероидов содержат 21 атом углерода и могут рассматриваться как производные прегнана или его изомера – аллопрегнана. Стероиды коры надпочечников различаются наличием или отсутствием карбоксильных и гидроксильных групп, а также двойных связей между четвертым и пятым атомами углерода. Кортизол (гидрокортизон) наиболее активный из естественных глюкопротеидов, регулирует углеводный, белковый и жировой обмен, вызывает распад лимфоидной ткани и торможение синтеза соединительной ткани. Кортикостерон не содержит гидроксильной группы у семнадцатого атома углерода, и действие его отличается от действия гидрокортизона. Он не обладает антивоспалительным действием, почти не действует на лимфоидную ткань и не эффективен при заболеваниях, при которых с успехом используется гидрокортизон. У различных видов животных секретируется неодинаковое количество этих гормонов. К стероидным гормонам также относятся половые гормоны. Это стероиды андрогенной (мужские) и эстрогенной (женские) природы. Из природных андрогенных гормонов наиболее эффективными являются тестостерон и андростерон. Андростерон – это кортикостероид, так как у семнадцатого атома углерода находится кетогруппа. Тестостерон является просто стероидом. Он по своему строению близок к полициклическому углеводороду андростану. Андрогены отличаются от кортикостероидов, содержащих двадцать один атом углерода, отсутствием боковой цепи у семнадцатого атома углерода. Тестостерон отличается от андростана тем, что имеет двойную связь в положении четыре и пять, кетогруппу в положении три и гидроксильную группу в положении семнадцать. В организме он расщепляется, и в ходе его распада наряду с другими метаболитами образуется андростерон. Мужские половые гормоны является анаболическими гормонами, они стимулируют синтез и накопление белка в мышцах, наиболее выражено это в молодом возрасте. У андростерона проявляется только половое действие, но нет анаболического. Андрогены являются синергистами (усиливают действие) некоторых других гормонов (например, кортикостероидов, гормона роста и других). В медицинской практике, животноводстве при импотенции и проявлениях недостаточности мужских половых желез применяется препарат метилтестостерон. Он отличается от тестостерона тем, что содержит метильную группу у семнадцатого атома углерода. Искусственно синтезируемый метилтестостеронв несколько раз активнее природного тестостерона. Женские половые гормоны, или эстрогены, образуются в фолликулах яичников, в желтом теле и во время беременности в плаценте. Они являются производными эстрана, состоят из восемнадцати атомов углерода и отличаются от циклопентанопергидрофенантрена тем, что содержат только одну метильную группу тринадцатого атома углерода. Свойствами женских половых гормонов — вызывание течки у животных и разрастание слизистой оболочки матки – обладают несколько производных эстрана. Наиболее эффективными из них являются: эстрадиол, эстрон (Фолликул) и эстриол (яичник женщины секретирует примерно 1 мг эстрадиола за сутки). 2. Строение, биороль простагландинов и тромбоксанов Простагландины― биологически активные вещества, представляющие собой производные полиненасыщенных жирных кислот, молекула которых содержит 20 углеродных атомов. Биологическое действие простагландина многообразно; один из основных биологических эффектов простагландина заключается в их выраженном действии на тонус гладкой мускулатуры различных органов. Простагландины снижают выделение желудочного сока и уменьшают его кислотность, являются медиаторами воспаления и аллергических реакций, принимают участие в деятельности различных звеньев репродуктивной системы, играют важную роль в регуляции деятельности почек, оказывают влияние на различные эндокринные железы. Нарушение биосинтеза простагландина является причиной развития тяжелых патологических состояний. Синтетические и полусинтетические простагландины используют в качестве лекарственных средств. В середине 30-х гг. 20 в. шведский ученый Эйлер (V. Euler) обнаружил в экстракте из предстательной железы (простаты) биологически активные вещества, которые он назвал простагландинами, полагая, что они вырабатываются только в предстательной железе. Позже было установлено, что простагландин образуются практически во всех органах и тканях. В 1962 г. была расшифрована химическая структура простагландинов. Оказалось, что углеродный скелет молекулы простагландина имеет вид пятичленного цикла и двух боковых цепей. Простагландины можно рассматривать как производные так называемой простановой кислоты ― соединения, не существующего в природе, но полученного синтетически. Известно около 20 различных простагландинов. В зависимости от строения их делят на несколько типов, обозначаемых буквами латинского алфавита: А, В, С, D, Е, F и т.д. Простагландины каждого типа разделяют на 1-ю, 2-ю и 3-ю серии в зависимости от числа двойных связей в боковых цепях молекулы. С учетом типа и серии простагландинов обозначают ПГЕ2 (PGE2), ПГД1 (PGD1), ПГН2 (PGH2) и т.д. В 70-х гг. 20 в. было обнаружено, что в организме человека и животных образуются и другие биологически активные производные полиненасыщенных жирных кислот, в тромбоцитах ― тромбоксаны (ТХ). Тромбоксаны были обнаружены группой шведских биохимиков во главе с Б.Самуэльсонам. От простагландинов тромбоксаны отличаются наличием в молекуле вместо пятичленного цикла шестичленного оксанового кольца, в зависимости от структуры которого различают тромбоксаны А и В (ТХА и ТХВ). Тромбоксаны обоих типов, в свою очередь, делят на 1-ю, 2-ю и 3-ю серии по тому же принципу, что и простагландины. В организме человека и животных простагландины и тромбоксаны образуются из общего предшественника ― незаменимых полиненасыщенных жирных кислот с соответствующим числом углеродных атомов и двойных связей в молекулах, в т.ч. из линолевой и арахидоновой кислот. Фактором, лимитирующим скорость биосинтеза простагладина является общее количество (пул) свободных жирных кислот, поэтому вещества, влияющие на гидролитическое расщепление триглицеридов, фосфолипидов и эфиров холестерина, в состав которых входят полиненасыщенные жирные кислоты, могут регулировать интенсивность образования простагландина. Так, катехоламины, брадикинин, ангиотензин II вызывают усиление освобождения жирных кислот в организме, тем самым косвенно стимулируя образование простагландинов. По-видимому, таков же механизм стимуляции биосинтеза простагландинов, тромбоксанов при ишемии или механическом воздействии на клетки. Кортикостероидные гормоны, напротив, подавляют биосинтез простагландина и тромбоксанов, т.к. они ингибируют освобождение жирных кислот. Некоторые соединения влияют на образование отдельных типов простагландинов и тромбоксанов, например перекиси жирных кислот специфически угнетают биосинтез простагландина I2-(простагландина I2 или простациклина), а имидазол ― образование тромбоксана А2. Ряд лекарственных средств оказывает выраженное действие на образование простагландинов и тромбоксанов изменяя не только их общее количество, но и соотношение между отдельными типами и сериями. например, лекарственные средства, обладающие противовоспалительным действием, ― салицилаты, индометацин (метиндол), бруфен и др. ― ингибируют циклооксигеназу, катализирующую первый этап биосинтеза простгландина. Это приводит к уменьшению образования простагландинов и тромбоксанов. Простагландины и тромбоксаны являются короткоживущими соединениями. Время полужизни некоторых из них исчисляется секундами. Быстрое разрушение простагландинов обусловливает локальность их эффектов ― простагландин действуют главным образом в месте их синтеза. Метаболизм простагландина приводящий к их быстрой инактивации, осуществляется во всех тканях, но особенно активно в легких, печени и почках. Биологическое действие простагландина многообразно благодаря не только биологической поливалентности индивидуальных простагландинов, но и большому их разнообразию. Простагландины F1 и D2 вызывают сокращение бронхов, а простагландин Е2 ― их расслабление. Тромбоксан А2 сокращает стенки кровеносных сосудов и повышает АД, а простагландин I2 оказывает сосудорасширяющее действие, сопровождающееся гипотензивным эффектом. Антагонистические взаимоотношения между тромбоксаном А2 и простагландином I2 проявляются и при их действии на систему свертывания крови: тромбоксан А2 является мощным природным индуктором агрегации тромбоцитов, а простагландин I2, синтезирующийся в стенках кровеносных сосудов, выполняет в организме человека и животных роль ингибитора агрегации тромбоцитов. Соотношение простагландина I2 и тромбоксана А2 имеет важное значение для нормального функционирования сердечно-сосудистой системы. Простагландины необходимы для процесса овуляции; они влияют на продвижение яйцеклетки и подвижность сперматозоидов, на сократительную деятельность матки, а также необходимы для нормальной родовой деятельности: слабую родовую активность и перенашивание беременности связывают с недостатком П., а повышенное образование П. может стать причиной самопроизвольных абортов и преждевременных родов. У новорожденных П. регулируют закрытие сосудов пуповины и артериального протока. Простагландины помимо воздействия на специфические рецепторы способны непосредственно влиять на функциональные структуры клетки. В качестве лекарственных средств простагландины используются для вызывания родов, возбуждения и стимуляции родовой деятельности, прерывания беременности. В терапевтических дозах простагландины не оказывают неблагоприятного влияния на мать и плод. Чувствительность матки к введению простагландина различна на разных сроках беременности; на очень ранних и на поздних сроках стимулирующий эффект вызывается легко, а в промежутке между ними на введение препаратов простагландина миометрий реагирует слабо. Противопоказаниями к использованию простагландина с целью вызывания аборта, возбуждения и стимуляции родовой деятельности являются тяжелые соматические заболевания, аллергические реакции на препараты простагландинов, бронхиальная астма, эпилепсия, рубец на матке. 3. Регуляция секреции гормонов Гормональная регуляция, регуляция жизнедеятельности организма животных и человека, осуществляемая при участии поступающих в кровь гормонов; одна из систем саморегуляции функций, тесно связанная с нервной и гуморальной системами регуляции и координации функций. Одним из важнейших биологических процессов является регуляция секреции гормонов, обеспечивающая их образование, выделение из клеток и поступление в циркуляцию в количестве, необходимом для поддержания процессов метаболизма и других функций тканей и органов. Составными частями этой регулирующей системы являются гуморальные факторы, к которым надо отнести продукты метаболизма и гормоны, нейро-гормональные и нервные факторы. Можно привести ряд примеров влияния продуктов метаболизма на различные этапы секреции гормонов. Так, примером гуморальных регуляций является выделение инсулина из бета-клеток островков поджелудочной железы во внеклеточное пространство и циркуляцию, при повышении уровня гликемии, тимуляторами этой секреции являются также аминокислоты, оординированно с процессом выделения инсулина происходит овышение его биосинтеза. Снижение уровня сахара крови способствует понижению секреции инсулина, повышению секреции и поступлению в циркуляцию его гормональных антагонистов ― глюкагона, вырабатываемого альфа-клетками островков поджелудочной железы, гормона роста, гидрокортизона, адреналина и медиатора норадреналина. Это строго координированное взаимодействие ряда гормонов в итоге сложных метаболических процессов обеспечивает сохранение физиологического уровня сахара крови и метаболизма глюкозы. Кроме регуляции секреции гормонов в ответ на повышенный к ним запрос, существенное значение имеет высвобождение гормонов из их связи с белками. Изучены специфические белки, связывающие в плазме крови инсулин, тироксин, гормон роста, прогестерон, гидрокортизон, кортикостероп и другие гормоны. Гормоны и протеины связаны нековалентными связями, обладающими сравнительно низкой энергией, поэтому эти комплексы легко разрушаются, освобождая гормон. Комплексирование с белками дает возможность сохранять часть гормона в неактивной форме. Кроме того, эта связь защищает гормон от действия химических и энзи-матических факторов. К представлению, что связанные с белками гормоны являются одной из транспортных форм в циркуляции и обеспечивают их резервирование, добавились другие факты: важным компонентом биологического значения этих комплексов является возможность быстрого высвобождения из них свободных, т. е. активных, гормонов. Регуляция секреции гормонов осуществляется несколькими связанными между собой механизмами. Их можно проиллюстрировать на примере кортизола, основного глюкокортикоидного гормона надпочечников. Его продукция регулируется по механизму обратной связи, который действует на уровне гипоталамуса. Когда в крови снижается уровень кортизола, гипоталамус секретирует кортиколиберин – фактор, стимулирующий секрецию гипофизом кортикотропина (АКТГ). Повышение уровня АКТГ, в свою очередь, стимулирует секрецию кортизола в надпочечниках, и в результате содержание кортизола в крови возрастает. Повышенный уровень кортизола подавляет затем по механизму обратной связи выделение кортиколиберина – и содержание кортизола в крови снова снижается. Секреция кортизола регулируется не только механизмом обратной связи. Так, например, стресс вызывает освобождение кортиколиберина, а соответственно и всю серию реакций, повышающих секрецию кортизола. Кроме того, секреция кортизола подчиняется суточному ритму; она очень высока при пробуждении, но постепенно снижается до минимального уровня во время сна. К механизмам контроля относится также скорость метаболизма гормона и утраты им активности. Аналогичные системы регуляции действуют и в отношении других гормонов. Самое важное значение имеет в регуляции секреции гормонов центральная нервная система. Одной из важнейщих областей ЦНС, координирующей и контролирующей функции эндокринных желез, является гипоталамус, где локализуются нейросекреторные ядра и центры, принимающие участие в регуляции синтеза и секреции гормонов аденогипофиза. Гипоталамо-гипофизарная регуляция осуществляется механизмами, функционирующими по принципу обратной связи, в которых четко выделяются различные уровни взаимодействия Под “длинной” цепью обратной связи подразумевается взаимодействие периферической эндокринной железы с гипофизарными и гипоталамическими центрами (не исключено, что и с супрагипоталамическими и другими областями ЦНС) посредством влияния на указанные центры изменяющейся концентрации гормонов в циркулирующей крови. Под “короткой” цепью обратной связи понимают такое взаимодействие, когда повышение гипофизарного тропного гормона (например, АКТГ) модулирует и модифицирует секрецию и высвобождение гипофизотропного гормона (в данном случае кортиколиберина). “Ультракороткая” цепь обратной связи – вид взаимодействия в пределах гипоталамуса, когда высвобождение одного гипофизотропного гормона влияет на процессы секреции и высвобождения другого гипофизотропного гормона. Этот вид обратной связи имеет место в любой эндокринной железе. Так, высвобождение окситоцина или вазопрессина через аксоны этих нейронов и посредством межклеточных взаимодействий (от клетки к клетке) модифицирует активность нейронов, продуцирующих эти гормоны. Другой пример, высвобождение пролактина и его диффузия в межваскулярные пространства приводит к влиянию на соседние лактотрофы с последующим угнетением секреции пролактина. “Длинная” и “короткая” цепи обратной связи функционируют как системы “закрытого” типа, т.е. являются саморегулирующими системами. Однако они отвечают на внутренние и внешние сигналы, изменяя на короткое время принцип саморегуляции (например, при стрессе и др.). Наряду с этим на указанные системы влияют механизмы, поддерживающие биологический циркадный ритм, связанный со сменой дня и ночи. Циркадный ритм представляет собой компонент системы, регулирующий гомеостаз организма и позволяющий адаптироваться к изменяющимся условиям внешней среды. Информация о ритме день-ночь передается в ЦНС с сетчатки глаза на супрахиазматические ядра, которые вместе с эпифизом образуют центральный циркадный механизм – ”биологические часы”. Помимо механизма день-ночь, в деятельности этих “часов” принимают участие другие регуляторы (изменение температуры тела, состояние отдыха, сна и др.). Заключение Гормоны обладают весьма высокой биологической активностью. Они имеет очень сложную химическую структуру, механизмы действия и огромную значимость в обмене веществ. Одно нарушение функции некоторых эндокринных желез может оказывать влияние, как на функцию других желез, так и на нервную систему. В связи с такой значимостью, в медицине существует терапевтическое использование гормонов. Гормоны использовались первоначально в случаях недостаточности какой-либо из желез внутренней секреции для замещения или восполнения возникшего гормонального дефицита. Первым эффективным гормональным препаратом был экстракт щитовидной железы овцы, примененный в 1891 английским врачом Г.Марри для лечения микседемы. На сегодняшний день гормональная терапия способна восполнить недостаточную секрецию практически любой эндокринной железы; прекрасные результаты дает и заместительная терапия, проводимая после удаления той или иной железы. Гормоны могут использоваться также для стимуляции работы желез. РЕФЛЕКСЫ ЧЕЛОВЕКА Рефлексы играют большую роль в жизнедеятельности любого существа. Такое огромное их значение не случайно, ведь именно нервная система играет ведущую роль в восприятии окружающего мира. С ее помощью индивид может, как восхищаться, так и защищаться от внешней среды. Рефлексы человека становятся незаменимы именно для реализации такой защиты. В качестве примера можно вспомнить отдергивание руки от горячих поверхностей. Рефлекс является основной реакцией организма на окружающую среду. Его реализация невозможна без участия нервной системы. Таким образом, происходит поведенческая реакция в ответ любой тип раздражителя, который воздействует на нервные окончания. Путь, по которому проходят импульсы от раздражения и ответ на него называются рефлекторной дугой. Самое простое такое образование должно состоять не менее чем из двух таких путей. Один из них является чувствительным, а второй двигательным. Таким образом, реализуется отдергивание руки от горячего: сначала ощущается раздражитель, а потом происходит движение. Эти морфологические взаимосвязанные образования обеспечивают восприятие, передачу и переработку сигналов организмом. Любое воздействие на организм будет тщательно проанализировано последним и трансформировано в нервный импульс. После этого он будет отправлен в центральную нервную систему и передаст необходимую информацию обо всех изменениях всему организму. Стоит заметить, что весь этот сложный процесс занимает всего долю секунды. Благодаря рефлексам обеспечивается точное ориентирование любого организма во времени и пространстве, нахождение им пищи и избегание опасности. Таким образом, значение рефлекса сводится к обеспечению следующих задач: 1. Взаимодействие всех внутренних органов и систем как единого целого; 2. Согласованная работа разных по функции органов; 3. Обеспечение ответа организма на действие внешней среды; 4. Функционирование коры головного мозга. Реакций организма существует настолько много, что возникла необходимость классифицировать их. Рассмотрим, какие бывают рефлексы у человека. Прежде всего, их можно разделить по значению для сохранения биологического вида на: 1. Оборонительные; 2. Половые; 3. Ориентировочные. Также рефлексы могут усиливать или, наоборот, тормозить деятельность эффектора. В качестве яркого примера можно упомянуть, что симпатическая нервная система учащает биение сердца, а блуждающий нерв — урежает. Рефлекс – это непроизвольная реакция организма на внешний или внутренний раздражитель, которая возникает без осмысления и принятия решения. Рефлексы есть у всех многоклеточных организмов, имеющих хотя бы простейшую нервную систему. Присутствуют они и у человека. При этом некоторые действия, совершаемые рефлекторно, невозможно воспроизвести специально. Другие же мы вполне способны контролировать сознательно, но нам этого делать не приходится. Все рефлексы делятся на две группы: Безусловные (врожденные). Это наследственно передаваемые реакции, свойственные всему биологическому виду (или более крупной таксономической категории). Условные (приобретенные). Это реакции, формирующиеся в течение жизни под влиянием высшей нервной деятельности, но в дальнейшем действующие без её участия. Исходя из определения, рефлексы свойственны только многоклеточным организмам, обладающим центральной нервной системой. То есть, у инфузории туфельки рефлексов быть не может, сколько бы она ни шевелила своими ресничками, подбираясь к еде или спасаясь от опасности. Любое живое существо постоянно осуществляет какие-то рефлекторные действия. И чем сложнее устроена ЦНС, тем больше это существо предрасположено к приобретению условных рефлексов в течение жизни. Тем не менее, даже у человека большинство из них являются безусловными. Как работают рефлексы? Природный смысл рефлекса заключается в том, что определенные события или внешние воздействия на организм требуют конкретной ответной реакции. К примеру, сильный испуг у большинства животных вызывает выброс адреналина, повышение тонуса мышц, учащение сердцебиения и дыхания. Всё это необходимо, чтобы повысить шансы на успешное отражение атаки или бегство. Чтобы лучше понять, что такое рефлекс и чем он отличается от инстинкта, нужно знать 5 его основных признаков: в его основе лежит нервное возбуждение; рефлекс не может быть самопроизвольным; всегда есть раздражитель; превращение сенсорного возбуждения в эффекторное происходит без участия высшей нервной деятельности; рефлексы необходимы для быстрой адаптации к меняющимся обстоятельствам. Инстинкт, в отличие от рефлекса, ничем не обусловлен. К примеру, страх – это инстинктивное чувство, обеспечивающее выживание. Брезгливость – это также инстинкт, призванный защитить нас от пищевого отравления или заражения. Плач ребёнка, стремление собираться в группы, конформное поведение, стремление доминировать или занимать более высокое положение в социальной иерархии – это всё инстинкты. Рефлекс может запускаться в ответ на одиночный раздражитель или на комбинацию нескольких раздражителей. К примеру, в знаменитом эксперимента академика Павлова у собаки активировался пищеварительный процесс в ответ на звонок. Это рефлекс на одиночный раздражитель. Данный эксперимент можно усложнить, выработав рефлекс, который будет срабатывать только при наличии определенной комбинации или последовательности раздражителей (например, одновременное включение звука и света или последовательное воспроизведение нескольких звуков). Виды рефлексов Существуют разные подходы к классификации рефлексов, но самым важным является деление их на условные и безусловные. Рассмотрим каждую из этих групп подробно. 1. Безусловные рефлексы Безусловные рефлексы – это врожденные реакции, генетически наследуемые от родителей. В большинстве своём они сохраняются на протяжении всей жизни, но некоторые проявляются или усиливаются только в отдельные периоды. Безусловные рефлексы воспроизводятся в каждом поколении и у каждого представителя вида, даже если он сразу после рождения был отлучен от матери. Для осуществления безусловного рефлекса не требуется участие коры головного мозга. Обуславливающие их нервные импульсы проходят либо через спинной мозг, либо через ствол головного мозга (отдел, соединяющий головной и спинной мозг). В группе безусловных рефлексов выделяют следующие подгруппы: Пищевые. Сюда входят рефлексы, связанные с употреблением и перевариванием пищи. При виде аппетитной еды и вдыхании её аромата у большинства млекопитающих (и у людей в частности) начинается активное слюноотделение. Параллельно с этим в желудке выделяется желудочный сок, поскольку организм уже готовится переваривать пищу. Защитные. Это рефлексы, призванные защитить тело от повреждений. В качестве наиболее очевидных примеров можно привести моргание, прищуривание при сильном ветре, закрывание глаз при нырянии в воду, чиханье, кашель и отдергивание руки от обжигающего предмета. Половые. Это сложный набор рефлексов, охватывающий движения тела (ухаживания, брачные танцы, перемещение и сближение), запуск необходимых физиологических процессов и сам процесс спаривания. Половые рефлексы являются реакцией на эрогенные стимулы (визуальные, тактильные). Не следует путать их с половым инстинктом (инстинкт является безусловным и определяет, какие именно стимулы будут восприниматься как эрогенные). Ориентировочные. Павлов называл их рефлексами «Что такое?!». Их суть заключается в том, что в ответ на непонятный раздражитель существо настораживается: замирает, прищуривает глаза, прислушивается и готовится экстренно реагировать. Характерная особенность безусловных рефлексов заключается в том, что их очень сложно контролировать. Это объясняется тем, что все они необходимы для выживания, поэтому при срабатывании они в течение непродолжительного времени полностью контролируют поведение большинства живых существ. 2. Условные рефлексы В эту группу входят приобретенные реакции. Они формируются у живого существа в течение жизни и не передаются по наследству, а при отсутствии регулярного закрепления могут ослабевать и утрачиваться. Лучше всего их действие объясняет известный эксперимент академика Павлова, на примере которого обычно объясняют, что такое рефлексы, на школьных уроках биологии. Суть эксперимента заключается в том, что испытуемое животное (собака) всякий раз перед кормлением видит определенный сигнал (свет) или слышит звук (звонок). Через какое-то время даже при отсутствии еды пищеварительные процессы животного начинают активироваться в ответ на свет или звонок. Многие наши действия в повседневной жизни так или иначе связаны с условными рефлексами. К примеру, научиться ездить на велосипеде довольно сложно. Но в дальнейшем этот процесс не вызывает вообще никаких трудностей, и объясняется это условными рефлексами. Наш спинной мозг «учится» самостоятельно реагировать на потерю равновесия и мгновенно переносить центр массы в нужную точку. И происходит это совершенно незаметно для нас. Рефлекторная дуга Чтобы отреагировать на событие с принятием элементарного решения, нам требуется около 500 миллисекунд. Если решение принимать не нужно, мы можем отреагировать за 100-200 миллисекунд. В то же время некоторые рефлексы работают в десятки раз быстрее, и это возможно только благодаря тому, что мышление не участвует в данном процессе. Рефлекс – это реакция на внешнее воздействие, происходящая без вовлечения в данный процесс коры головного мозга (нервный импульс проходит через спинной или стволовой мозг). Путь, который при этом проходит импульс, называется рефлекторной дугой. К примеру, если человек отдёргивает руку от обжигающего предмета, рефлекторная дуга включает следующие элементы: рецептор (нервные окончания в пальце, генерирующие импульс); афферентное звено (сенсорный нейрон, идущий к спинному мозгу); нервный центр, определяющий реакцию (небольшой комплекс нейронов в спинном мозге); эфферентное звено (моторный нейрон, передающий сигнал к мышце); эффектор (мышца, отдергивающая руку). Рефлекторная дуга обеспечивает экстренную реакцию на опасное воздействие ещё до того, как человек осознает, что обжёгся. Поскольку подобная реакция не является осмысленной, в некоторых случаях она может приводить к нежелательному результату (к примеру, отдернув руку, человек может толкнуть кого-нибудь, потерять равновесие или пораниться). Создатели науки о рефлексах Термин и само понятие биологического рефлекса ввёл в науку французский философ, физик и математик Рене Декарт (1596-1650). Он достаточно точно описал внешние проявления, но его понимание физиологии данных процессов было далеко от истины. Поэтому его обычно не причисляют к списку ученых, создавших учение о рефлексах. Создателем данной теории считается русский ученый Иван Сеченов (1829-1905). Его идеи развили и подкрепили реальными экспериментами Владимир Бехтерев (1857-1927) и Иван Павлов (1849-1936). Несмотря на то, что Бехтерева в данном контексте упоминают реже, чем Павлова, его вклад также огромен. Именно он создал рефлексологию (направление психологии, в котором вся высшая нервная деятельность рассматривается как совокупность рефлексов). Павлов известен своими практическими опытами, а также тем, что разделил условные и безусловные рефлексы. Он провёл огромное количество опытов на животных, изучал их реакцию на разные раздражители. При этом самым известным стал, конечно же, опыт со звонком, вызывающим у собаки выделение слюны и желудочного сока. Проведя опыты над разными животными, Павлов убедился, что условные рефлексы формируются всегда, если стимул для животного достаточно однозначен. Министерство образования Республики Бурятия Новобрянская срдняя общеобразовательная школа СООБЩЕНИНЕ На тему: «Гормоны, рефлексы человека» Выполнила: Киселева Ксения 9 «в» класс с. Новая Брянь, 2022г. |