Организм как открытая саморегулирующаяся система. Единство организма и внешней среды. Гомеостаз
 Скачать 2.85 Mb.
|
|
Гормонами называют хими ческие вещества, образующиеся и выделяющиеся специализирован ными эндокринными клетками, тканями и органами во внутрен нюю среду для регуляции обмена веществ и физиологических функ ций организма, гуморального обеспечения координации и интегра ции процессов жизнедеятельности. Гормоны отличают от других био логически активных веществ, например, метаболитов и медиаторов, по двум основным критериям: 1) Гормоны образуются специализи рованными эндокринными клетками; 2) Гормоны оказывают свое влияние через внутреннюю среду на удаленные от секретирующей их ткани органы, то есть обладают дистантным действием. Функции гормонов:
Производные аминокислот:
Белковые (гормоны-протеиды):
Особенности белковых гормонов
Стероидные (липидные) – производные холестерина – кортикостерон, кортизол, альдостерон, прогестины, эстрадиол, эстриол, эстрон, тестостерон, стеролы, витамин Д). Арахидоновая кислота и её производные – простагландины, простациклины, тромбоксаны, лейкотриены. Особенности стероидных гормонов
Связь нервной системы и эндокринной осуществляется через гипоталамус, нижнюю часть промежуточного мозга. Под действием его нейрогормонов (либеринов и статинов), гипофиз секретирует тропные гормоны, регулирующие работу остальных желез внутренней и смешанной секреции. Гипоталамус и гипофиз в своей деятельности тесно между собой связаны, образуя единую гипоталамо-гипофизарную систему. Контроль гипоталамуса над внутренними органами возможен благодаря тому, что он регулирует функции гипофиза — главной железы внутренней секреции, которая управляет деятельностью всех остальных желез внутренней секреции: щитовидной, поджелудочной, половых, надпочечников. В работе гипоталамо-гипофизарной системы заложен принцип обратной связи. Когда какие-нибудь железы внутренней секреции начинают выделять слишком мало или, наоборот, чересчур много гормонов, гипоталамус улавливает отклонение в их концентрации в крови от необходимого на данный момент уровня. Затем, возбуждая или тормозя гипофиз и через него соответствующую железу внутренней секреции, гипоталамус переводит ее функцию на нужный уровень. Воздействия гипоталамуса осуществляются двумя путями. Вырабатываемые им нейрогормоны по специальным капиллярам попадают прямо в переднюю долю гипофиза, а воздействие на его заднюю долю осуществляется по специальным нервным волокнам.
Гипофиз представляет собой эндокринный орган, в котором объединены одновременно три железы, соответствующие его отделам:
У человека функцию промежуточной доли гипофиза выполняет небольшая группа клеток передней части задней доли, эмбриологически и функционально связанных с аденогипофизом. Структура передней доли гипофиза представлена 8 типами клеток, из которых основная секреторная функция присуща хромафильным клеткам. Выделяют следующие типы клеток: 1) ацидофильные соматотрофы ― вырабатывают соматотропин (СТГ, гормон роста); 2) ацидофильные лактотрофы ― вырабатывают пролактин; 3) базофильные тиреотрофы ― вырабатывают тиреотропин (тиреотропный гормон ― ТТГ); 4) базофильные гонадотрофы ― вырабатывают гонадотропины: фоллитропин (фолликулостимулирующий гормон ― ФСГ) и лютропин (лютеинизирующий гормон ― ЛГ); 5) базофильные кортикотрофы ― вырабатывают кортикотропин (адренокортикотропный гормон ― АКТГ). Кроме того, также как и в клетках промежуточной доли, в базофильных кортикотрофах образуются бета-эндорфин и меланотропин, поскольку все эти вещества происходят из общей молекулы предшественника липотропинов. Нейрогипофиз не образует, а лишь накапливает и секретирует нейрогормоны супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса ― вазопрессин и окситоцин.
Околощитовидные железы (у человека в среднем четыре железы) эпителиального происхождения, кровоснабжаются из щитовидных артерий, и также как щитовидная железа, иннервируются симпатическими и парасимпатическими волокнами. Основной гормон околощитовидных желез ― паратирин ― является мощным кальций-регулирующим гормоном. Основные эффекты паратирина проявляются со стороны органов-мишеней гормона – костной ткани, почек и желудочно-кишечного тракта. Поскольку паратирин вызывает повышение кальция в крови, его ещё называют гиперкальциемическим гормоном. Эффект паратирина на костную ткань обусловлен стимуляцией и увеличением количества остеокластов, резорбирующих кость. В почках гормон снижает реабсорбцию кальция в проксимальных канальцах, но резко усиливает её в дистальных канальцах, что предотвращает потери кальция с мочой и способствует гиперкальциемии. Реабсорбция фосфата в почках под влиянием паратирина угнетается, это приводит к фосфатурии и снижению содержания фосфата в крови ― гипофосфатемии. Почечные эффекты паратирина проявляются также в диуретическом и натриуретическом действии, угнетении канальцевой реабсорбции воды, снижении эффективности действия на канальцы вазопрессина. Повышенная секреция паратирина при гиперплазии или аденоме околощитовидных желез сопровождается деминерализацией скелета с деформацией длинных трубчатых костей, образованием почечных камней, мышечной слабостью, депрессией, нарушениями памяти и концентрации внимания. Дефицит паратирина, особенно при ошибочном оперативном удалении или повреждении желез, повышает нервно- мышечную возбудимость вплоть до судорожных приступов, получивших название тетании.
Щитовидная железа ― орган эпителиального происхождения, который закладывается в эмбриогенезе вначале как типичная экзокринная железа, и лишь в процессе дальнейшего эмбрионального развития становится эндокринной. Эндокринные функции присущи двум типам клеток щитовидной железы: тироцитам, образующим фолликулы и способным захватывать иод и синтезировать йод-содержащие тиреоидные гормоны, а также парафолликулярным клеткам, образующим кальций-регулирующий гормон кальцитонин. Регуляция секреции и физиологические эффекты йод-содержащих тиреоидных гормонов Тироциты образуют фолликулы, заполненные коллоидной массой тиреоглобулина. Базальная мембрана тироцитов тесно прилежит к кровеносным капиллярам, и из крови эти клетки получают не только необходимые для энергетики и синтеза белка субстраты, но и активно захватывают соединения йода ― йодиды. Два продукта гидролиза ― трийодтиронин (Т3) и тетрайодтиронин (Т4) секретируются через базальную мембрану в кровь и лимфу. Гормоны щитовидной железы принимают участие в регуляции обмена веществ и физиологических функций в организме. Основными метаболическими эффектами тиреоидных гормонов являются: 1) усиление поглощения кислорода клетками и митохондриями с активацией окислительных процессов и увеличением основного обмена; 2) стимуляция синтеза белка за счёт повышения проницаемости мембран клетки для аминокислот и активации генетического аппарата клетки; 3) липолитический эффект и окисление жирных кислот с падением их уровня в крови; 4) активация синтеза и экскреции холестерина с желчью; 5) гипергликемия за счёт активации распада гликогена в печени и повышения всасывания глюкозы в кишечнике; 6) повышение потребления и окисления глюкозы клетками; 7) активация инсулиназы печени и ускорение инактивации инсулина; 8) стимуляция секреции инсулина за счёт гипергликемии. Таким образом, тиреоидные гормоны, стимулируя секрецию инсулина и одновременно вызывая контринсулярные эффекты, могут также способствовать развитию сахарного диабета. Основные физиологические эффекты, обусловленные перечисленными выше сдвигами обмена вешеств, проявляются в следующем: 1) обеспечение нормальных процессов роста, развития и дифференцировки тканей и органов, особенно, центральной нервной системы, а также процессов физиологической регенерации тканей; 2) активация симпатических эффектов (тахикардия, потливость, сужение сосудов и т. п.); 3) повышение эффективности митохондрий и сократимости миокарда; 4) повышение теплообразования и температуры тела; 5) повышение возбудимости центральной нервной системы и активация психических процессов; 6) защитное влияние по отношению к стрессорным повреждениям миокарда и язвообразованию; 7) увеличение почечного кровотока, клубочковой фильтрации и диуреза при угнетении канальцевой реабсорбции в почках; 8) поддержание нормальной половой жизни и репродуктивной функции. Избыточная продукция тиреоидных гормонов носит название гипертиреоза. При этом отмечаются характерные метаболические проявления (повышение основного обмена, гипергликемия, гипертермия, похудание) и функциональные проявления повышенного симпатического тонуса. Приобретённая недостаточность щитовидной железы проявляется в замедлении окислительных процессов и снижении основного обмена, гипогликемии, падении возбудимости нервной системы и психической деятельности, снижении температуры тела, накоплении гликозаминогликанов и воды в подкожно-жировой клетчатке и коже (гипотиреоз, микседема или слизистый отёк). Регуляция секреции и физиологические эффекты кальцитонина Кальцитонин является пептидным гормоном парафолликулярных клеток щитовидной железы, но образуется также в тимусе и в лёгких. Кальцитонин оказывает свои эффекты после взаимодействия с рецепторами органов мишеней (почка, желудочно-кишечный тракт, костная ткань) через вторичные посредники (вторичные мессенжеры). Гормон снижает уровень кальция в крови за счёт облегчения минерализации и подавления резорбции костной ткани, а также путём снижения реабсорбции кальция в почках. Также отмечается диуретическое и натриуретическое действие гормона, его способность тормозить секрецию гастрина в желудке и снижать кислотность желудочного сока.
Эндокринную функцию в поджелудочной железе выполняют скопления клеток эпителиального происхождения, получившие название островков Лангерганса и составляющие всего 1-2 % массы поджелудочной железы. В островках различают четыре типа клеток, продуцирующих гормоны:
Блуждающий нерв и ацетилхолин стимулируют секрецию инсулина, а симпатические нервы и норадреналин через альфа-адренорецепторы подавляют секрецию инсулина и стимулируют выброс глюкагона. Специфическим ингибитором продукции инсулина является гормон дельта-клеток островков ― соматостатин. Этот гормон образуется и в кишечнике, где тормозит всасывание глюкозы и тем самым уменьшает ответную реакцию бета-клеток на глюкозный стимул. Клетки желудочно-кишечного тракта, продуцирующие гормоны, являются своеобразными "приборами раннего оповещения" клеток панкреатических островков о поступлении пищевых веществ в организм, требующих для утилизации и распределения участия панкреатических гормонов. Эта функциональная взаимосвязь нашла отражение в термине "гастро-энтеро-панкреатическая система". Физиологические эффекты инсулина Инсулин оказывает влияние на все виды обмена веществ, он способствует анаболическим процессам, увеличивая синтез гликогена, жиров и белков, тормозя эффекты многочисленных контринсулярных гормонов (глюкагона, катехоламинов, глюкокортикоидов и соматотропина). Действие инсулина на углеводный обмен проявляется: 1) повышением проницаемости мембран в мышцах и жировой ткани для глюкозы; 2) активацией утилизации глюкозы клетками; 3) усилением процессов фосфорилирования; 4) подавлением распада и стимуляцией синтеза гликогена; 5) угнетением глюконеогенеза; 6) активацией процессов гликолиза; 7) гипогликемией. Действие инсулина на белковый обмен состоит в: 1) повышении проницаемости мембран для аминокислот; 2) усилении синтеза иРНК; 3) активации в печени синтеза аминокислот; 4) повышении синтеза и подавлении распада белков. Основные эффекты инсулина на липидный обмен: 1) стимуляция синтеза свободных жирных кислот из глюкозы; 2) стимуляция синтеза триглицеридов; 3) подавление распада жира; 4) активация окисления кетоновых тел в печени. Столь широкий спектр метаболических эффектов свидетельствует о том, что инсулин необходим для функционирования всех тканей, органов и физиологических систем, реализации эмоциональных и поведенческих актов, поддержания гомеостаза, осуществления механизмов приспособления и защиты от неблагоприятных факторов среды. Недостаток инсулина ведёт к сахарному диабету. Избыток инсулина вызывает гипогликемию с резкими нарушениями функций центральной нервной системы, использующей глюкозу как основной источник энергии независимо от инсулина. Физиологические эффекты глюкагона Глюкагон является мощным контринсулярным гормоном и его эффекты реализуются в тканях через систему вторичного посредника аденилатциклаза – цАМФ. В отличие от инсулина, глюкагон повышает уровень сахара в крови, в связи с чем его называют гипергликемическим гормоном. Основные эффекты глюкагона проявляются в следующих сдвигах метаболизма: 1) активация гликогенолиза в печени и мышцах; 2) активация глюконеогенеза; 3) активация липолиза и подавление синтеза жира; 4) повышение синтеза кетоновых тел в печени и угнетение их окисления; 5) стимуляция катаболизма белков в тканях, прежде всего, в печени, и увеличение синтеза мочевины.
Мозговое вещество надпочечников содержит хромаффинные клетки, которые по своей сути являются постганглионарными нейронами симпатической нервной системы, однако, в отличие от типичных нейронов, клетки надпочечников: 1) синтезируют больше адреналина, а не норадреналина; 2) накапливая секрет в гранулах, после поступления нервного стимула они немедленно выбрасывают гормоны в кровь. Гормоны мозгового вещества ― катехоламины ― образуются из аминокислоты тирозина поэтапно: тирозин-ДОФА-дофамин-норадреналин-адреналин. Катехоламины называют гормонами срочного приспособления к действию сверхпороговых раздражителей среды. Физиологические эффекты катехоломинов Основные функциональные эффекты адреналина проявляются в виде: 1) учащения и усиления сердечных сокращений; 2) сужения сосудов кожи и органов брюшной полости; 3) повышения теплообразования в тканях; 4) ослабления сокращений желудка и кишечника; 5) расслабления бронхиальной мускулатуры; 6) стимуляции секреции ренина почкой; 7) уменьшения образования мочи; 8) повышения возбудимости нервной системы и эффективности приспособительных реакций. Таким образом, как кортикостероиды, так и катехоламины обеспечивают активацию приспособительных защитных реакций организма и их энергоснабжение, неспецифически повышая устойчивость к неблагоприятным влияниям среды.
Кора надпочечников, занимающая по объему 80% всей железы, состоит их трёх клеточных зон:
Все кортикоиды образуются из холестерина крови и синтезируемого в самих корковых клетках. При синтезе кортикостероидов образуется порядка 50 различных соединений, однако, секретируются в кровь в физиологических условиях лишь 7-8 из них. |