Гуморальная регуляция. Эндокринная система человека, ее особенности

Механизмы действия на клетки-мишени

Через посредство плазматических циторецепторов

Через посредство мембранных циторецепторов и вторичного внутриклеточного посредника цАМФ и цГМФ

Через посредство мембранных циторецепторов, связанных с воротным механизмом ионных каналов мембраны

Роль различных гормонов в регуляции вегетативных функций организма (гипоталамо-гипофизарная система)

Гормональная регуляция ростовых процессов в организме (на основе протеингенеза)

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИИ

Вопросы лекции:

1. Общая эндокринология. Понятие о гуморальной регуляции. Факторы гуморальной регуляции. Механизмы действия факторов гуморальной регуляции. Контур гуморальной регуляции.

2. Частная эндокринология. Гипоталамо-гипофизарная система. Общий принцип регуляции эндокринных желез.

3. Гормональная регуляция ростовых процессов в организме на основе протеингенеза.

Взаимодействие функций организма как целостной системы достигается за счет деятельности его механизмов регуляции. Нарушение этих механизмов ведет к рассогласованию функций, к дезадаптации организма, т.е. к развитию различных патологических состояний.

Совокупность регуляторных процессов хорошо демонстрируется следующей схемой:

Регуляция физиологических функций организма

Нервная регуляцияГуморальная регуляция

ЦНС + периферическая НС Вегетативная НС Эндокринная система

(соматическая НС)

Двигательные функции организма Висцеральные функции организма

Биологическая роль эндокринной системы тесно связана с ролью нервной системы: эти две системы совместно координируют функцию других (нередко разделенных значительным расстоянием) органов и органных систем. Обе системы работают как синергисты, для достижения конечного полезного результата – адаптации организма к изменениям внешней и внутренней среды.

Диффузная эндокринная система

Эндокринная система включает в себя:

1. Эндокринные железы (железы без выводных протоков);

2. Компактные группы клеток, входящие в состав различных органов:

Островковые клетки поджелудочной железы;

Интерстициальные клетки Лейдига в семенниках;

Слизистая оболочка 12-ти перстной кишки;

Гипоталамус (АДГ, ОКТЦ)

Отличительная функциональная черта эндокринной системы – это осуществление своего влияния посредством ряда веществ – гормонов .

Гормоны – это химически разнородная группа веществ, общей особенностью которых является то, что гормоны:

1. Синтезируются в специализированных клетках или эндокринных железах;

2. Переносятся кровью к более или менее отдаленным органам и тканям;

3. Оказывают на эти органы-мишени специфическое действие, которое, как правило, не способны воспроизвести другие вещества;

4. Для всех гормонов характерно то, что они оказывают действие только на сложные клеточные структуры (клеточные мембраны, ферментные системы). Поэтому их действие нельзя исследовать в гомогенатах, а только in vivo или в культурах ткани;

5. Эндокринные железы и группы клеток заняты синтезом и секрецией своих гормонов и не выполняют больше никаких других функций.

Классификация гормонов

Все выделяющиеся гормоны по химическому составу можно классифицировать следующим образом:

1. Производные аминокислот (тироксин, трийодтиронин, КА);

2. Белково-пептидные гормоны (сюда же относятся нейропептиды – субстанция Р, энкефалины, эндорфины);

3. Стероидные гормоны (кортикостероиды).

Стероидные гормоны и гормоны-производные аминокислот не имеют видовой специфичности и обычно оказывают однотипное действие на представителей разных видов.

Белково-пептидные гормоны , как правило, обладают видовой специфичностью. В связи с этим, гормоны, выделенные из желез животных, не всегда могут быть использованы для введения человеку, так как, подобно чужеродным белкам, могут вызвать образование защитных иммунных реакций (образование антител) и явление аллергии.

В строении любого гормона выделяют:

1. Гаптомер – обеспечивает поиск «адреса» действия гормона (клетки-мишени)

2. Актон – обеспечивает специфическое действие гормона

3. Фрагменты молекулы гормона, которые обеспечивают степень активности гормона

По функциональному значению выделяют 3 группы гормонов:

1. Эффекторные – они оказывают непосредственное влияние на органы-мишени. Примером служат гормоны щитовидной железы – тироксин, поджелудочной – инсулин, минералокортикоиды – альдостерон, гипоталамуса – АДГ, ОКТЦ (выделяются нейрогипофизом);

2. Гормоны, основной функцией которых является регуляция синтеза и выделения эффекторных гормонов. Эти гормоны называют тропными (или гландотропными, т.е. оказывающими тропное воздействие на железы) – выделяются аденогипофизом по типу нейроэкскреции через нейрокапиллярные синапсы в первично-капиллярные области воротной системы кровообращения гипоталамо-гипофизарной системы;

3. Рилизинг-гормоны – либерины (активация) и статины (троможение) – выделяются нейронами гипоталамуса. Эти гормоны регулируют синтез и выделение гормонов аденогипофизом.

Физиологическое значение гормонов

Гормоны (все их виды) выполняют 3 основные функции:

1. Делают возможным и обеспечивают адаптацию активности физиологических систем;

2. Делают возможным и обеспечивают физическое, половое и умственное развитие;

3. Обеспечивают поддержание некоторых показателей на постоянном уровне (осмотическое давление, уровень глюкозы в крови) – гомеостатическая функция.

Особенности гуморальной регуляции

(основные отличия гуморальной регуляции от нервной)

1. Носителем информации в этом виде регуляции является химическое вещество (гормон)

2. Которое имеет путь передачи сосуды (кровь)

Межклеточные щели (тканевая жидкость)

Синаптическая передача

3. Эти вещества действуют на клетки-мишени путем переноса с током крови или диффузией их в тканевой жидкости

4. Такая передача процесса возбуждения или торможения медленная

5. И не действует, как в нервной регуляции, точно в определенную часть мышцы или органа, а передается по принципу «всем, всем, кто отзовется»

6. Все это обеспечивает генерализованные реакции, не требующие большой ответной скорости.

ГУМОРАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ

Основные отличия гуморальной регуляции от нервной

Функциональное значение гормонов

1.Гормоны как носители информации

Гормоны оказывают действие в очень низких концентрациях. Они не играют роль субстратов в биохимических процессах (каталитические реакции с участием ферментов), которые они контролируют. Но их концентрация обеспечивает правильность протекания биохимических реакций в клетках-мишенях. То есть, в этом случае гормоны являются носителями информации для осуществления реакции. Это подчеркивает аналогию эндокринной системы с нервной.

2.Гормоны как элементы гуморальных регуляторных систем

Принципиальная схема строения контура гуморальной регуляции

Контур – это принципиальная схема, объединяющая на основе функциональной взаимосвязи отдельные звенья (участки) регуляторного процесса. В нашем случае – гуморальной реакции.

Какие звенья выделяем:

1. УУ – «управляющее устройство» - это сама железа или комплекс клеток, инкретирующих биологически активное вещество (гормон);

2. Орган-эффектор – это тот орган, на который действует инкретируемый гормон. Это исполнительный механизм, который будет выполнять гуморальную команду;

3. РП – регулируемые параметры определенной функциональной системы, отклонения которой от заданного значения является пусковой афферентацией гуморальной реакции.

Попытаемся составить схему взаимодействия этих звеньев:

Но это еще «не всё». Данную регуляцию необходимо и можно «включить» или внешним пусковым раздражителем, или внутренним (из центра вегетативной регуляции функций – гипоталамуса) – поэтому включаем 2 канала афферентации:

Внешний

Прямой (от Hth)

В этом контуре гуморальной регуляции основным передающим звеном являются факторы гуморальной регуляции, которые действуют на орган-эффектор различными способами передачи.

Отсюда можно выделить 4 способа гуморальной передачи (регуляции):

1. Медиаторный – путем передачи биологически активного вещества через синаптическую щель (холин-адренергические синапсы)

2. Эндокринный – посредством сосудов через кровь

3. Паракринный – в организме есть инкретирующие клетки, которые очень близко расположены к своим органам-мишеням. В результате передать гормон можно через диффузию его в тканевой жидкости (секретин на островковые клетки поджелудочной железы)

4. Нейрокринный – выделение биологически активных веществ белково-пептидной природы – нейропептиды. Они вырабатываются нейронами гипоталамуса (энкефалины, эндорфины, АДГ, рилизинг-гормоны), а также многими клетками, разбросанными по организму. Например, клетками кишки: вещество Р, ВИП – вазоактивный пептид, соматостатин. Все эти клетки образуют диффузную эндокринную систему . Их образование связано с работой пептидаз, которые при движении нейропептидов с аксотоком действуют на них. Образуются нейропептиды разной длины пептидной цепи, разной сложности и разного кислотного состава. В результате концепция Дейла (1935 г.) «один синапс – один медиатор» дополнена. В одном синапсе наряду с одним медиатором могут выделятся 2-3 нейропептида, которые дополняют или тормозят действие медиатора этого синапса (холинергического или адренергического), кроме этого, сами могут выполнять собственную своеобразную медиаторную функцию. В результате влиять:

а) на эмоциональный фон личности;

б) на половое поведение;

в) активирующее влияние на нервные процессы и т.д.

Нейропептиды через циторецепторы клеток вызывают узкоспециализированную ответную реакцию:

На мышечную клетку – функция сокращения

На скелетную клетку – функция секреции.

В этом плане очень интересны данные о функциях мышечных клеток предсердий сердца, которые обладают не только сократительной функцией, но и секреторной.

В последнее 5 лет установлено, что в условиях увеличение притока крови к предсердиям (увеличение ОЦК) клетки миокарда предсердий выделяют атрионатрийуретический фактор – ANF. Это вещество рассматривается как релаксантная атриопептидная система , которая влияет:

1. На расслабление периферических сосудов (Н 2 О выходит из крови в межклеточную жидкость);

2. На резкое увеличение диуреза за счет снижения реабсорбции Na, за электролитами выходит в мочу и Н 2 О;

3. На уменьшение секреции альдостерона (уменьшается вторично реабсорбция Na);

4. На снижение эффективности работы ренин-ангиотензиновой системы (это самое главное);

5. На конечный результат – уменьшение количества крови, притекающей к сердцу (принцип саморегуляции).

В ходе этого урока мы ознакомимся с нейрогуморальной регуляцией, а также с понятиями прямой и обратной связей.

Тема: Нервная и эндокринная системы

Урок: Нейрогуморальная регуляция

В нашем организме для постоянной регуляции физиологических процессов используется два механизма - нервный и гуморальный.

Нервная регуляция осуществляется с помощью нервной системы. Для нее характерна быстрота реакции . Нервные импульсы распространяются с большой скоростью - до 120 м/с по некоторым нервам. Нервная регуляция характеризуется направленностью процесса, четкой локализацией нервных влияний .

Гуморальная регуляция - это древнейшая форма взаимодействия между клетками многоклеточного организма. Химические вещества, образующиеся в организме в процессе его жизнедеятельности, поступают в кровь, тканевую жидкость. Переносясь жидкостями организма, химические вещества действуют на деятельность его органов, обеспечивают их взаимодействие.

Гуморальная регуляция характеризуется следующими особенностями :

Отсутствие точного адреса, по которому направляется химическое вещество, поступающее в кровь и другие жидкости нашего организма. Действие этого вещества не локализовано, не ограничено определенным местом;

Химическое вещество распространяется относительно медленно (максимальная скорость - 0,5 м/с);

Химическое вещество действует в ничтожных количествах и обычно быстро разрушается или выводится из организма.

В целом организме нервной и гуморальный механизмы регуляции действуют совместно. Оба механизма регуляции взаимосвязаны. Гуморальные факторы - звено в нейрогуморальной регуляции. В качестве примера давайте вспомним регуляцию уровня сахара в крови. При избытке сахара в крови нервная система стимулирует функцию внутрисекреторной части поджелудочной железы. В результате в кровь поступает больше гормона инсулина, и лишний сахар под его влиянием откладывается в печени и в мышцах в виде гликогена. При усиленной мышечной работе, когда повышается потребление сахара и в крови его становится недостаточно, усиливается деятельность надпочечников.

Гормон надпочечников адреналин способствует превращению гликогена в сахар.

Так нервная система, воздействуя на железы внутренней секреции, стимулирует или тормозит отделение ими биологически активных веществ.

Влияние нервной системы осуществляется через секреторные нервы. Нервы подходят к кровеносным сосудам эндокринных желез. Меняя просвет сосудов, они влияют на деятельность этих желез.

В эндокринных железах располагаются чувствительные окончания центростремительных нервов, сигнализирующих в центральную нервную систему о состоянии эндокринных желез. Главными центрами координации и интеграции функций двух регуляторных систем служат гипоталамус и гипофиз.

Рис. 1.

Гипоталамус расположен в промежуточном отделе головного мозга, играет ведущую роль в сборе информации от других участков головного мозга и от собственных кровеносных сосудов. Он способен регистрировать содержание различных веществ и гормонов в крови. Гипоталамус является одновременно и нервным центром, и своеобразной железой внутренней секреции. Он образован нервными клетками, но не совсем обычными: они способны вырабатывать особые вещества - нейрогормоны. Такие клетки называются нейросекретоными. Эти биологически активные вещества поступают в кровь, притекающую от гипоталамуса к гипофизу.

Гипофиз, в свою очередь, путем секреции гормонов прямо или косвенно влияет на другие железы внутренней секреции.

Между гипоталамусом, гипофизом и периферическими эндокринными железами существует прямая и обратная связь . Например, гипофиз вырабатывает тиреотропный гормон, который стимулирует деятельность щитовидной железы. Под влиянием действия тиреотропного гормона гипофиза щитовидная железа вырабатывает свой гормон - тироксин, который влияет на органы и ткани организма.

Тироксин влияет и на сам гипофиз, как бы информируя его о результатах деятельности: чем больше гипофиз выделяет тиреотропного гормона, тем больше щитовидная железа вырабатывает тироксина, - это прямая связь. Напротив, тироксин тормозит деятельность гипофиза, уменьшая выработку тиреотропного гормона, - это обратная связь.

Рис. 2.

Механизм прямой и обратной связи имеет очень важное значение в деятельности , так как благодаря ему работа всех желез не выходит за границы физиологической нормы.

Нейроскреторные ядра гипоталамуса являются одновременно нервными образованиями и эндокринной частью головного мозга. Сюда стекается обширный поток информации от и внутренних органов человека. Это достигается либо генерацией нервных импульсов, либо выделением специальных гормонов. Часть этих гормонов регулирует функции передней доли гипофиза, где вырабатываются гормоны, контролирующие другие железы внутренней секреции, такие как щитовидная железа, надпочечники и половые железы.

Рис. 3

Рис. 4.

Итак, каждый из двух основных механизмов в организме - нервный и гуморальный - тесно взаимодействуют. Оба вместе, дополняя друг друга, обеспечивают важнейшую особенность нашего организма - саморегуляцию физиологических функций, приводящую к поддержанию гомеостаза - постоянства внутренней среды организма.

1. Колесов Д.В., Маш Р.Д., Беляев И.Н. Биология 8 М.:Дрофа

2. Пасечник В.В., Каменский А.А., Швецов Г.Г. / Под ред. Пасечника В.В. Биология 8 М.:Дрофа.

3. Драгомилов А.Г., Маш Р.Д. Биология 8 М.: ВЕНТАНА-ГРАФ

1. Колесов Д.В., Маш Р.Д., Беляев И.Н. Биология 8 М.: Дрофа - с. 301, задания и вопрос 3,4.

2. Приведите пример обратной связи.

3. Как взаимодействуют гипоталамус и гипофиз?

4. Подготовьте реферат о взаимосвязи гормонов с эмоциями.