Физиология ребенка-УП. Основы анатомии и физиологии ребенка
 Скачать 1.3 Mb.
|
|
Глава 4. Механизмы регуляции функций организма, возрастные особенности. Совокупность процессов, возникающих в организме в ответ на воздействие факторов внешней и внутренней среды и приводящих к изменениям, которые носят полезный, приспособительный характер, называется регуляцией. Элементами биологического ответа на действие раздражителей являются рецептор, передача сигнала и осуществление ответа. Эти элементы лежат в основе функционирования двух типов регуляций жизнедеятельности биологических систем: быстрая нервная регуляция (передача нервного импульса в виде электромагнитной волны по волокнам нервных клеток - нейронов) и относительно медленная регуляция - гуморальная (передача информации в виде транспорта биологически активных веществ по жидкостям организма). В животном организме нет двух раздельно функционирующих координационных систем - нервной и эндокринной, а есть лишь один коммуникативный регуляторный интегративный аппарат, деятельность которого осуществляется двумя способами: проводниковым и гуморальным. Проводниковый основан на электрической передаче возбуждения по нерву, гуморальный - на передаче регуляторных веществ через кровь или другие внутренние жидкости организма. Нервные клетки используют и тот, и другой способ, а эпителиальные клетки эндокринных желез лишь последний, хотя в принципе эпителиальная ткань также способна к проведению возбуждения электрическим способом. На примере гипоталамуса и гипофиза видно, что нервная система частично входит в эндокринную, а эндокринная относится частично к нервной. В основу понятия "нервная система" входит тканевой принцип, объединяющий все нервные клетки, независимо от того, каким способом (проводниковым или секреторным) они осуществляют свою интегративную функцию. В основе понятия "эндокринная система" лежит функциональный принцип; это понятие объединяет все клетки, выделяющие во внутреннюю среду специальные регуляторные вещества, независимо от того, к какой ткани эти клетки относятся. Особое место в регуляции занимает иммунная система. Исследования, проведенные в последние десятилетия двадцатого века, показали, что наряду с выполнением традиционных функций - поддержание целостности и биологической индивидуальности организма - иммунная система при помощи специфических антител способна регулировать путем воздействия на генетический аппарат клетки функции различных органов, например, гипофиза, надпочечников. 4.1. Гуморальная регуляция. Гуморальная регуляция подразделяется на местную саморегуляцию и систему гормональной регуляции. Местная саморегуляция осуществляется креаторными связями (кейлоны - простые белки или гликопротеиды, подавляющие деление клеток и синтез ДНК), метаболитами (например, молочная или пировиноградная кислоты активируют метаболические пути их использования) и биологически-активными веществами (например, гистамин, серотонин и простагландины изменяют биофизические свойства клеток и тканей). В системной гормональной регуляции принимает участие эндокринная система (система желез внутренней секреции, например, гипофиз, надпочечники, щитовидная железа). Клетки желез выделяют в кровь гормоны - высокоспецифичные биологически активные вещества, способные в мизерных концентрациях оказывать эффекты на органы-мишени, вне зависимости от их месторасположения. Гормоны действуют только на те клетки, у которых есть специфичные к гормонам молекулярные рецепторы. По химическому строению гормоны делятся на: 1.) белки и пептиды (инсулин, соматотропин); 2.) производные аминокислот (тироксин, адреналин); 3.) стероиды (гормоны коры надпочечников и половые гормоны). В крови гормоны частично комплексируются с белками плазмы, образуя менее активную форму гормона - так называемый резерв, который предохраняет переносимые гормоны от разрушения ферментами и потери из организма с мочой. Молекулярные рецепторы белковых и пептидных гормонов расположены на поверхности мембраны клеток-мишеней. При взаимодействии гормона с рецептором происходит активирование мембранного фермента аденилатциклазы. Под влиянием последней в клетках образуется циклический 3,5-аденозинмонофосфат (цАМФ), который в свою очередь активирует протеинкиназы - ферменты, необходимые для синтеза белка на рибосомах. Таким образом через цАМФ гормоны белково-пептидной группы регулируют синтез белка в клетках. Иногда в качестве посредника выступает не цАМФ, а 3,5-гуанозинмонофосфат (цГМФ). Рецепторы стероидных гормонов находятся в растворимой части цитоплазмы. Здесь происходит связывание гормона с его рецептором, после чего комплекс гормон-рецептор поступает в клеточное ядро, где воздействует на генетический аппарат клетки. 4.1.1. Эндокринная система. Гипоталамус. Главным связующим звеном между нервной и эндокринной системами выступает нижний отдел промежуточного мозга - гипоталамус. Супрахиазматические ядра средней части гипоталамуса синтезируют и направляют по кровеносным портальным сосудам в аденогипофиз (переднюю и среднюю доли) рилизинг гормоны - либерины, стимулирующие синтез и секрецию соответствующих тропных гормонов аденогипофиза, и статины, останавливающие соответствующую гормональную продукцию аденогипофиза. Это кортиколиберин, тиреолиберин, соматолиберин и соматостатин, гонадолиберины (люлиберин и фоллиберин), пролактолиберин и пролактостатин, меланолиберин и меланостатин. Ядра переднего гипоталамуса (супраоптическое и паравентрикулярное) синтезируют окситоцин и вазопрессин (АДГ - антидиуретический гормон), которые по гипоталамо-нейрогипофизарной ножке "стекают" в заднюю долю гипофиза - нейрогипофиз. Гипофиз.Ваденогипофизе образуются 8 различных гормонов: 1.) гормон роста или соматотропный гормон (СТГ) - ускоряет обменные процессы (в первую очередь синтез белка и число митозов), что вторично приводит к усилению роста; для эффективного действия СТГ необходима высокая активность других желез внутренней секреции, главным образом поджелудочной железы и надпочечников; 2.) тиреотропный гормон (ТТГ) - активирует деятельность щитовидной железы; 3.) адренокортикотропный гормон (АКТГ) - стимулирует работу коры надпочечников; 4.) фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) - регулирует у мужчин развитие семенных канальцев и сперматогенез, а у женщин - рост и развитие фолликула; 5.) лютеинизирующий гормон (ЛГ) - стимулирует рост фолликула перед овуляцией и секрецию женских половых гормонов, обуславливает овуляцию и образование желтого тела (желтое тело - временная железа, обеспечивающая беременность; вырабатывает гормон прогестерон); 6.) лютеотропный гормон (ЛТГ) - в женском организме сохраняет желтое тело и стимулирует его секрецию, а также активирует биосинтез половых гормонов; в мужском организме - усиливает секрецию тестостерона; 7.) пролактин - способствует лактации (отделению молока); 8.) меланотропный гормон - влияет на процессы синтеза меланиновых пигментов. Нейрогипофиз (задняя доля гипофиза) содержит синтезированные в гипоталамусе 2 гормона: 1.) вазопрессин (АДГ) - вызывает сокращение гладкой мускулатуры и антидиуретический эффект (способствует усилению процесса обратного всасывания в нефронах почек, уменьшая количество выделяемой мочи); эти эффекты оказывают влияние на кровяное давление; 2.) окситоцин - воздействует на гладкую мускулатуру матки при родах и стимулирует лактацию. Щитовидная железа. Фолликулы щитовидной железы - круглые или овальные образования, стенка которых состоит из клеток однослойного эпителия, - вырабатывают йодсодержащие тиреоидные гормоны. Это трииодтиронин и тироксин (Т3 и Т4). Тиреоидные гормоны стимулируют рост и развитие организма, особенно во внутриутробном периоде онтогенеза. Чрезвычайно важны они для полноценного развития нервной системы. Гормоны щитовидной железы повышают возбудимость нервной ткани. Значительный их недостаток приводит к возникновению кретинизма. Под влиянием этих гормонов увеличивается продукция тепла ("калоригенное" действие), активируется обмен белков, жиров и углеводов. При этом повышается уровень потребления кислорода, т.к. тиреоидные гормоны меняют проницаемость различных мембран, в том числе и митохондриальных, и способствуют увеличению содержания в клетках окислительно-восстановительных ферментов. Кроме тиреоидных гормонов в щитовидной железе вырабатывается гормон кальцитонин. Кальцитонин понижает содержание кальция в крови. Это действие осуществляется благодаря способности гормона предохранять распад минеральной составляющей костной ткани и усиливать отложение кальция в костях. Кроме того, кальцитонин может тормозить секреторную активность многих пищеварительных и эндокринных желез. Околощитовидные железы.У человека две пары околощитовидных желез - маленьких образований, расположенных на задней поверхности щитовидной железы. Околощитовидные железы выделяют в кровь паратгормон, который способствует распаду костной ткани и выведению в кровь кальция. При избытке гормона содержание кальция в крови увеличивается. Одновременно уменьшается содержание в крови фосфора. Недостаток паратгормона, резко снижающий концентрацию кальция в крови, приводит к развитию судорог. Вместе с кальцитонином и витамином D паратгормон обеспечивает нормальный кальциевый обмен организма. Поджелудочная железа.В поджелудочной железе содержатся скопления клеток - островков Лангерганса. Они характеризуются внутрисекреторной активностью. Значительная часть островков составлена из В-клеток, вырабатывающих инсулин. Кроме них имеются А-клетки, продуцирующие глюкагон, и D-клетки, образующие соматостатин - гормон, одним из эффектов которого является торможение секреции инсулина и глюкагона. Инсулин - единственный гормон, под влиянием которого уменьшается содержание глюкозы в крови, а в печени и мышцах откладывается гликоген. Он увеличивает образование жира из глюкозы и тормозит распад жира. Инсулин активирует синтез белка, усиливая транспорт аминокислот через мембраны клеток. Недостаток инсулина приводит к развитию сахарного диабета. Глюкагон - пептид, под влиянием которого происходит распад гликогена печени до глюкозы. Усиление его секреции повышает уровень глюкозы в крови. Кроме того, глюкагон стимулирует распад жира в жировой ткани. Надпочечники.Надпочечники - парные органы, расположенные над верхними полюсами почек. Надпочечники состоят из коры и мозгового вещества. Кора надпочечников представлена тремя зонами: наружной - клубочковой, средней - пучковой и внутренней - сетчатой. В клетках этих зон вырабатываются соответственно следующие группы кортикостероидов: минералокортикоиды, глюкокортикоиды и половые стероиды. Минералокортикоиды регулируют минеральный и водный обмен. Основной гормон этой группы - альдостерон. Под его воздействием усиливается обратное всасывание ионов натрия из первичной мочи в канальцах нефрона (в восходящей части петли Генле), а также уменьшается реабсорбция ионов калия. Вслед за ионами натрия реабсорбируется вода, т.е. альдостерон вторично регулирует водоотдачу и, как следствие, кровяное давление. При недостатке альдостерона возможны избыточная потеря натрия из организма и обезвоживание. Минералокортикоиды - провоспалительные гормоны; избыток альдостерона усиливает воспалительные процессы. Основной глюкокортикоид организма человека - кортизол. Глюкокортикоиды обладают мощным воздействием на обмен веществ. Под их влиянием происходит глюконеогенез (новообразование углеводов из белка и липидов). В большинстве тканей, особенно в лимфоидной, глюкокортикоиды стимулируют распад белков. Однако в печени они усиливают синтез белка. Глюкокортикоиды обладают выраженным противовоспалительным и противоаллергическим действием. В небольших дозах они усиливают эффекты других гормонов; это влияние называется пермиссивным, т.е. разрешающим. Синтез и секреция глюкокортикоидов регулируются гипофизарным гормоном - АКТГ. Половые стероиды андрогены и эстрогены способствуют формированию вторичных половых признаков, а прогестерон - протеканию беременности. Гормоны коры надпочечников имеют важнейшее значение для адаптации организма, поэтому их нередко называют адаптивными гормонами. Канадский исследователь Г.Селье убедительно показал значимость уровня функциональной активности коры надпочечников при стрессорных воздействиях. Мозговое вещество надпочечников состоит из хромаффинных клеток, вырабатывающих адреналин и норадреналин. Эти гормоны относятся к группе катехоламинов. Секреция катехоламинов регулируется гипоталамусом. Адреналин учащает ритм сердечных сокращений, повышает возбудимость и проводимость сердечной мышцы, суживает артерии кожи и внутренних органов (кроме артерий сердца и головного мозга), что увеличивает артериальное давление. Он угнетает сокращение мускулатуры желудка и тонкого кишечника, расслабляет бронхиальные мышцы. Под его воздействием усиливается распад гликогена печени. Норадреналин преимущественно повышает артериальное давление. Секреция адреналина и норадреналина важна в ситуациях, требующих мобилизации сил и чрезвычайных реакций организма. У.Кеннон назвал их "гормонами борьбы и бегства". Половые железы.Половые железы (гонады) представлены в мужском организме семенниками, а в женском - яичниками. Структурной единицей семенников является семенной каналец, окруженный тканью, в которой различают особые клетки - клетки Лейдига. Эти клетки производят большое количество мужских половых гормонов - андрогенов, среди которых значительная доля приходится на тестостерон. Здесь же синтезируется небольшое количество женских половых гормонов - эстрогенов. Тестостерон оказывает влияние на формирование первичных и вторичных половых признаков. Андрогены активизируют пластическую сторону обмена веществ, т.е. они усиливают синтез белка в печени, в почках и особенно в мышцах. Кроме того, андрогены оказывают влияние на высшую нервную деятельность - формирование полового поведения, уравновешенность тормозного и возбудительного процессов. Структурной единицей яичников является фолликул - пузырек, в котором созревает яйцеклетка. Клетки стенки фолликула вырабатывают женские половые гормоны - эстрогены. Там же синтезируется и небольшое количество тестостерона. Созревший фолликул (граафов пузырек) после овуляции (выброс яйцеклетки из фолликула) превращается в желтое тело, которое образует гормон прогестерон. Эстрогены стимулируют рост и развитие половой системы женского организма, обеспечивают физиологическое состояние половых путей, благоприятствуют оплодотворению яйцеклетки. Под влиянием прогестерона (совместно с эстрогенами) происходит подготовка матки к имплантации оплодотворенного яйца, развиваются молочные железы. Половые стероиды находятся в антогонистических взаимоотношениях с гормоном роста (СТГ), поэтому в период полового созревания гипофизарная секреция СТГ ослабевает, что проявляется в замедлении скорости роста детского организма. Эпифиз. Эпифиз, или шишковидная железа, расположен под четверохолмием мозга. В нем образуются серотонин и мелатонин. Серотонин не является продуктом, специфичным для эпифиза, и не может считаться истинным гормоном, хотя и обладает биологической активностью - сужает артерии, выполняет роль медиатора. Мелатонин образуется из серотонина. Оказывает тормозящее влияние на гипоталамические механизмы, регулирующие секрецию фоллитропина и лютропина, и поэтому служит физиологическим тормозом для развития половых желез. Нарушение функций эпифиза у детей приводит к преждевременному половому созреванию. Синтез серотонина и мелатонина претерпевает циркадный ритм: в светлое время суток угнетается синтез мелатонина и усиливается синтез серотонина, в темноте - наоборот. Таким образом эпифиз играет роль "биологических часов". Вилочковая железа.Вилочковая железа (зобная железа или тимус) расположена в верхнем отделе грудной клетки за грудиной. Это лимфоидный орган, хорошо развитый в детском возрасте. Вилочковая железа максимально развивается к 10-12 годам, а затем наблюдается ее инволюция. Тимусу принадлежит важная роль в образовании иммунокомпетентных клеток - Т-лимфоцитов, осуществляющих клеточное звено специфических иммунных реакций. При этом в тимусе образуются гормоны тимозины, стимулирующие лимфоцитоз. Кроме тимозинов в тимусе обнаружены и другие стимуляторы иммунологических процессов - тимопоэтины. У детей с врожденным недоразвитием тимуса возникает лимфопения (уменьшение содержания лимфоцитов в крови) и резко снижается образование иммунных тел, что приводит к частой гибели от инфекций. 4.1.2. Особенности возрастного развития эндокринных желез. Становление и формирование эндокринной системы начинается еще во внутриутробном периоде. В онтогенезе наблюдается гетерохрония развития и инволюции эндокринных желез. Наиболее рано начинают дифференцироваться эпифиз, инсулярный аппарат поджелудочной железы, зародышевая зона коры надпочечников. Уже в детские годы, а тем более в пубертатном периоде, активно функционирует щитовидная железа. Продукция паратиреоидного гормона максимальна в периоды первого и второго детства, выработка кальцитонина - у новорожденных и во время пубертата. Кора надпочечных желез претерпевает две фазы максимального функционирования, одна из которых связана с эмбриогенезом (зародышевая кора), вторая - с половой зрелостью. Соматотропная функция гипофиза наиболее активна до установления половой зрелости. В целом в детские годы преобладает действие гормонов с преимущественно анаболическим влиянием. Позднее всех эндокринных желез развиваются гонады; этому предшествует активирование гонадотропной функции гипофиза. Нейрогормональная регуляция обеспечивает вначале рост, физическое развитие и адаптацию к условиям существования , и только позднее - возможность репродуктивной функции. На каждом отрезке жизненного цикла она соответствует возрастным потребностям организма. В растущем организме взаимоотношения между эндокринными железами отличаются большой подвижностью, а функциональные резервы гормонов относительно невелики. Поэтому различные заболевания (детские инфекции, травмы), нарушения питания и режима дня, чрезвычайные физические перенапряжения при занятиях спортом могут вызвать у детей и подростков существенные нарушения эндокринной регуляции физического и полового развития. 4.1.3. Иммунная система. Центральными органами иммунной системы являются тимус (вилочковая железа) и красный костный мозг. К периферическим органам относятся селезенка и лимфоидная ткань - рассеянная или инкапсулированная (лимфоузлы). Центральными называют те органы, в которых происходит формирование и созревание иммунокомпетентных клеток, а периферическими - органы, где эти клетки затем размножаются и функционируют. Иммунитет - способность организма поддерживать собственную целостность и биологическую индивидуальность. Иммунитет обеспечивается неспецифическими и специфическими иммунными механизмами. |