total
.pdfрецию гормонов и медиаторов клеткой. В гладких мышцах запускается процесс сокращения. Ингибирование аденилатциклазы осуществляется следующим образом. При взаимодействии гормона с рецептором на мембране активируется другой регуляторный ингибирующий белок — GIбелок, который вызывает гидролиз ГТФ до ГДФ, при этом активность аденилатциклазы угнетается и цАМФ не образуется.
В большинстве клеток могут образовываться все вторичные посредники кроме цГМФ. Между ними в клетке устанавливаются различные взаимосвязи в виде равноправного участия в реализации эффектов, доминирования одного посредника над другими, последовательной активации посредников, антагонистических отношений между посредниками.
Система гипоталамус — аденогипофиз
В гипоталамусе мелкие клетки синтезируют высвобождающие гормоны (либерины) или ингибирующие гормоны (статины). Либерины и статиныпоступаютвкровеносныесосудыискровьюдостигаютаденогипофиза. Если на клетки аденогипофиза действуют либерины, то клетки выделяют гормон, а если статины, то продукция гормонов тормозится. Всего обнаружено 6 либеринов и 3 статина: соматолиберин, кортиколиберин, тиреолиберин, люлиберин, пролактолиберин, меланолиберин, соматостатин, пролактостатин, меланостатин. Стимулом для синтеза либеринов или статинов являются нервные импульсы или вещества, приносимые кровью в гипоталамус. В гипоталамусе отсутствует гематоэнцефалический барьер иимеютсярецепторыкгормонам.
Гормоны аденогипофиза
1. Соматотропный гормон (СТГ) — гормон роста. По химической природе является полипептидом, видоспецифичен, действие опосредуется через вещество плазмы — соматомедин. Мишени для СТГ — это клетки хрящевой ткани (стимулирует рост костей в длину) и все клетки организма (увеличивает их проницаемость для глюкозы, аминокислот). В жировой ткани стимулирует липолиз. СТГ принимает участие в заживлении ран, регенерации клеток. Концентрация СТГ увеличивается в крови в ночное время, когда в организме усиливаются процессы анаболизма. Выработка СТГ усиливается под действием либеринов, а на выработку соматолиберина влияют лимбическая система, уровень глюкозы и аминокислот в крови. Соматостатин тормозит выработку СТГ.
100
2.Адренокортикотропный гормон (АКТГ) — кортикотропин. По химической природе полипептид. Клетки-мишени — пучковая зона коры надпочечников (выброс в кровь глюкокортикоидов), жировые клетки (стимулируют липолиз). Выделение контролируется кортиколиберинами, которые выделяются при гипоксии мозга, болевых воздействиях, физической нагрузке, охлаждении, гиповолемии, гипогликемии, инфекциях, голоде.
3.Пролактин — лактотропный гормон (ПРЛ), полипептид. Мишенями в мужском организме являются семенники. Под действием ПРЛ повышается их чувствительность к половым гормонам. В женском организме мишенями являются клетки молочной железы. Гормон стимулирует образование молока у кормящей матери, участвует в формировании материнского чувства. Стимулом для выработки гормона является изменение уровня половых гормонов в крови, раздражение механорецепторов соска молочной железы.
4.Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ). В мужском организме мишенями являются семенники, в которых усиливается сперматогенез,
вженском организме — яичники. Гормон стимулирует рост фолликулов и образование эстрогенов.
5.Лютеинизирующий гормон (ЛГ). Мишени в мужском организме — семенники, гормон контролирует выработку андрогенов, в женском — яичники, гормон способствует овуляции, образованию желтого тела. Регуляция уровня гормона в крови осуществляется в зависимости от изменения уровня половых гормонов.
6.Тиреотропный гормон (ТТГ) — гликопротеид. Клетки-мишени — это фолликулярный аппарат щитовидной железы. Продукция определяется тиреолиберином, который вырабатывается при снижении уровня тироидных гормонов в крови, при длительном действии холода на организм.
7.Меланоцитстимулирующий гормон (МСГ). Клетками-мишенями являются пигментные клетки кожи.
Гипоталамус и нейрогипофиз
Крупные клетки гипоталамуса образуют два ядра: паравентрикулярное (ПВЯ) и супраоптическое (СОЯ). Аксоны крупных клеток проходят в гипофиз и оканчиваются синапсами на стенках кровеносных сосудов. Клетки ПВЯ и СОЯ образуют два гормона: вазопрессин (антидиуретический гормон АДГ) и окситоцин (ОТЦ).
101
1.Вазопрессин вызывает констрикцию сосудов, в собирательных трубочках почки увеличивает реабсорбцию воды, в надпочечниках стимулирует выброс альдостерона. Стимулами для выброса АДГ являются:
• снижение активности барорецепторов — снижение АД;
• снижение активности волюморецепторов — уменьшение объема крови;
• увеличение активности осморецепторов — увеличение осмотического давления;
• ангиотензин-II.
2.Окситоцин в мужском организме принимает участие в водносолевом обмене, в женском организме стимулирует сокращение беременной матки и воздействует на миоэпителий молочной железы, вызывая отделение молока. Выделение гормона зависит от изменения уровня половых гормонов в крови, стимулируется раздражением механорецепторов соска.
Щитовидная железа
Фолликулярные клетки вырабатывают йодсодержащие гормоны: трийодтиронин (Т3), тетрайодтиронин (Т4 — тироксин). Мишени — все клетки организма. Гормон усиливает активность ферментов в митохондриях, и в клетках усиливается образование АТФ, увеличивает активность натрий-калиевого насоса, повышает возбудимость клетки и чувствительность клеток к катехоламинам.
Контролируя образование АТФ, тиреоидные гормоны обеспечивают физическое и умственное развитие ребенка, способствуют сохранению постоянной температуры тела, способствуют адаптации организма к действию холода. Регуляция продукции тиреоидных гормонов осуществляется ТТГ.
Парафолликулярные клетки щитовидной железы вырабатывают гормон тиреокальцитонин (кальцитонин). Стимулом для выделения является повышение уровня кальция в крови.
Мишенями являются:
•кости — усиливается активность остеобластов и уменьшается активность остеокластов;
•кишечник — уменьшается всасывание кальция;
•почки — уменьшается реабсорбция кальция из первичной мочи.
Паращитовидная железа
Паращитовидная железа вырабатывает паратгормон (паратирин). Стимулом для выработки гормона является понижение уровня кальция
вплазме крови. Мишенями являются:
•кости — увеличивается активность остеокластов, уменьшается активность остеобластов;
•почка — увеличивается реабсорбция кальция из первичной мочи,
усиливается синтез витамина D3. Витамин D3 поступает в кишечник и увеличивает всасывание кальция из кишечника в кровь.
Поджелудочная железа
Бета-клетки вырабатывают инсулин. Стимулом является увеличение уровня глюкозы в крови. Мишенями являются:
•клетки печени — стимулирует синтез гликогена;
•скелетные мышцы — стимулирует синтез гликогена;
•все клетки организма — усиливает процессы синтеза белка.
Альфа-клетки вырабатывают гормон глюкагон. Стимулом к выработке гормона является понижение уровня глюкозы в крови. Мишенями являются:
•клетки печени — стимулирует распад гликогена и глюконеогенез;
•жировые клетки — усиливает липолиз.
Надпочечники. Мозговое вещество
Клетки мозгового вещества представляют собой редуцированные постганглионарные нейроны симпатической нервной системы — хромафинные клетки. Вырабатывают катехоламины — адреналин, норадреналин, дофамин. Выделение гормонов контролируется симпатической нервной системой. Активация СНС происходит в первую начальную стадию стресса и способствует мобилизации организма для противостояния стресс-факторам. Мишенями для катехоламинов являются все клетки организма. Наблюдается повышение частоты сердечных сокращений, сужение сосудов, повышение АД, повышение возбудимости ЦНС, угнетение секреторной и моторной деятельности ЖКТ, почек, усиление глюконеогенеза, липолиза и т. д. Катехоламины — первая линия защиты от стресса.
102 |
103 |
Надпочечники. Корковое вещество
Образуются три группы гормонов:
1.Глюкокортикоиды. Повышение продукции происходит под влиянием АКТГ. В клетках печени глюкокортикоиды увеличивают синтез гликогена, усиливают глюконеогенез в скелетных мышцах и лимфоидной ткани, что приводит к повышению уровня глюкозы в крови. Стимулируют липолиз в жировой ткани. Оказывают противовоспалительное действие на все клетки организма, т. к. тормозят синтез простаглан-
динов. Представляют вторую линию защиты организма от стресса.
Способствуют адаптации к экстремальным условиям.
2.Минералокортикоиды (альдостерон). Выделение альдостерона происходит при повышении уровня калия в плазме, снижении уровня
натрия, под действием ангиотензина II. Клетки мишени находятся в дистальном отделе почки. Наблюдается усиление реабсорбции натрия
исекреции калия и протонов.
3.Половые гормоны. Представлены андрогеном — андростендионом. В жировой ткани может происходить его превращение в эстрон, женский половой гормон. Роль половых гормонов надпочечников возрастает в пожилом возрасте, после прекращения функционирования половых желез.
Половые железы
Мужские половые железы — семенники. Клетки Лейдига вырабатывают андрогены. Регуляция осуществляется ЛГ аденогипофиза. Контролируют сперматогенез, развитие вторичных половых признаков по мужскому типу, формирование половой мотивации. Обладают сильным анаболическим эффектом, стимулируют рост костей и мышечной ткани.
Женские половые железы — яичники. Образуют эстрогены. Регуляция осуществляется ФСГ аденогипофиза. Контролируют созревание фолликулов, развитие вторичных половых признаков по женскому типу, рост и развитие матки, повышают чувствительность матки к окситоцину. Гестогены (прогестерон) образуются желтым телом и плацентой. Понижают возбудимость матки, защищают беременность, контролируют развитие молочных желез.
Гормоны плаценты — эстрогены, прогестерон, хорионический гонадотропин (ХГ). ХГ стимулирует дифференцировку клеток и развитие плода, активирует иммунную систему матери.
104
Глава 5 ФИЗИОЛОГИЯ ВЫДЕЛЕНИЯ
Выделение — это процесс выведения из организма конечных и промежуточных продуктов обмена веществ, чужеродных веществ и избытка минеральных и органических веществ. Органы выделения: почки, кожа, желудочно-кишечный тракт, легкие, слюнные железы.
Кожа. Выделительную функцию выполняют потовые и сальные железы. Потовые железы выделяют воду, мочевину, мочевую кислоту, креатин, креатинин, соли натрия, калия, кальция. Сальные — липиды.
Печень. Выводит продукты распада гемоглобина — желчные пигменты, холестерина — желчные кислоты, мочевину, ионы (кальций, фосфор), лекарства, яды, гормоны.
Желудок и кишечник. Выводят мочевину, соли тяжелых металлов, ионы магния, калия.
Легкие. Выделяют углекислый газ, воду, летучие вещества (ацетон, аммиак, алкоголь).
Функции почек
1.Выделительная — удаление из организма продуктов азотистого обмена, воды, ионов, избытка органических веществ.
2.Гомеостатическая — регуляция констант гомеостаза (объема циркулирующейкрови, ионногосоставаплазмы, осмотическогодавления, рН).
3.Инкреторная — выделение в кровь биологически-активных веществ (брадикинин, простагландины, ренин, эритропоэтины).
4.Гемостатическая — образование гуморальных регуляторов свертывания крови и фибринолиза (урокиназа, тромбопластин).
Механизм образования мочи включает три процесса: фильтрацию, реабсорбцию, секрецию.
Образование первичной мочи
Происходит путем фильтрации плазмы крови в капсуле Боумена — Шумлянского. Фильтрация — это процесс перехода воды и растворенных веществ из плазмы в капсулу. Сила, которая обеспечивает фильтрацию, — это гидростатическое давление плазмы (70 мм рт. ст.). Препятствуют фильтрации онкотическое давление белков плазмы (30 мм рт. ст.) и гидростатическое давление жидкости в капсуле (20 мм рт. ст.). Фильтрационное давление = 20 мм рт. ст. Фильтрующая мембрана образована эндотелием капилляров, базальной мембраной, подоцитами. Первичная
105
моча представляет собой ультрафильтрат плазмы, содержит все низкомолекулярные вещества плазмы и незначительное количество мелкодисперсных белков. В сутки образуется 180 литров.
Образование вторичной мочи
В сутки образуется 1,5—2,0 литра.
Канальцевая реабсорбция
Клетки проксимального канальца покрыты эпителием с щеточной каймой из микроворсинок. Механизмы реабсорбции:
1.Пассивный транспорт веществ без затрат энергии по осмотическому градиенту (вода), электрохимическому градиенту (бикарбонаты, хлориды), концентрационному (мочевина).
2.Активный транспорт — перенос веществ против концентрационного, электрохимического градиентов с затратами энергии.
Первичноактивный транспорт. Примером является перенос ионов натрия. Энергия АТФ затрачивается непосредственно на перенос ионов натрия. Через апикальную мембрану натрий транспортируется с участием переносчика без затрат энергии по концентрационному градиенту. На базальных и латеральных мембранах работает калий-натриевый насос, который поддерживает низкую концентрацию натрия внутри клетки. Перенос натрия через апикальную мембрану может быть связан
собменом его на ионы водорода, а также с транспортом глюкозы
иаминокислот.
Вторичноактивный транспорт. Примером является перенос глюкозы и аминокислот. На апикальной мембране глюкоза соединяется с переносчиком и натрием, и комплекс перемещается в клетку. Энергия переноса — градиент ионов натрия. На базальной мембране натрий удаляется насосом с затратами энергии АТФ, а глюкоза путем облегченной диффузии с участием переносчика поступает в кровь. Аминокислоты полностью подвергаются реабсорбции. Существуют четыре системы транспортных белков: для нейтральных, двуосновных, дикарбоновых и аминокислот. Через апикальную мембрану транспорт сопряжен с ио-
нами натрия и является вторичноактивным.
3. Пиноцитоз. Путем пиноцитоза реабсорбируются молекулы белков. Мембрана эпителиоцитов формирует пиноцитозные пузырьки, которые в клетке соединяются с лизосомами, под действием их ферментов белки разрушаются до аминокислот. Аминокислоты затем транс-
106
портируются в кровь путем облегченной диффузии, либо подвергаются дезаминированию с образованием аммиака. Аммиак легко диффундирует в просвет канальцев, где связывается с протонами водорода и выделяется в виде солей аммония.
Канальцевая секреция
Перенос веществ из плазмы крови в просвет канальца. Это активный транспорт, идет с затратами энергии и участием белков-переносчиков. Секреции подвергаются ионы калия, ионы водорода, органические, лекарственные и чужеродные вещества. Ионы калия переносятся через базальную мембрану калий-натриевым насосом в клетку канальца. Концентрация их в клетке выше, чем в жидкости канальца, поэтому они диффундируют через апикальную мембрану в жидкость канальца. Секреция калия зависит от проницаемости апикальной мембраны для ионов калия и ее заряда.
В проксимальном отделе реабсорбируется 2/3 первичной мочи. Объем фильтрата уменьшается до 60 литров.
Концентрирование мочи происходит в петле Генле. Петля лежит в мозговом веществе почки, интерстиций которого имеет высокое осмотическое давление. Нисходящий отдел петли проницаем для воды, а восходящий отдел — для ионов натрия, калия, хлора. Когда моча двигается вниз по петле, из нее реабсорбируется вода, и раствор из гипотонического становится гипертоническим. При движении жидкости вверх по петле из нее реабсорбируются ионы, и раствор опять становится гипотоническим. Таким образом, роль петли заключается в уменьшении количества жидкости.
Гуморальная регуляция канальцевой реабсорбции происходит главным образом в дистальном отделе нефрона. Реабсорбцию и секрецию электролитов и воды регулируют такие гормоны, как:
1. Вазопрессин — образуется в СОЯ и ПВЯ гипоталамуса и выделяется в нейрогипофизе. На базальной мембране клеток эпителия канальцев имеются V2 рецепторы. Образование гормон-рецепторного комплекса приводит к активации GS белков мембраны и через гуаниловый нуклеотид к появлению цАМФ. ЦАМФ активирует цАМФзависимые протеинкиназы, которые обеспечивают фосфорилирование мембранных белков. В результате повышается проницаемость апикальной мембраны для воды, образуются специализированные вакуоли для переноса воды от апикальной мембраны к базальной. Кроме того, вазопрессин обусловливает активацию и выход из клеток гиалуронидаз, вызывающих
107
расщепление глюкозамингликанов основного межклеточного вещества
имежклеточный пассивный транспорт по осмотическому градиенту.
2.Альдостерон — гормон клубочковой зоны коры надпочечников. Вызывает усиление реабсорбции ионов натрия в дистальном отделе нефрона. Альдостерон стимулирует образование цАМФ, который индуцирует синтез белков апикальной поверхности мембраны. Эти белки обеспечивают натрий-протонный антипорт или являются натриевыми каналами. В результате усиливается поступление натрия в клетки канальцев, что стимулирует натрий-калиевую АТФазу и усиливается перенос натрия через клетку. Благодаря активации натрий-протонного обмена усиливается выведение протонов. В моче протоны связываются буферными основаниями и удаляются с мочой. Повышение секреции протонов приводит к внутриклеточному алкалозу, что увеличивает калиевую проводимость мембраны, и он в больших количествах секретируется через апикальную мембрану.
3.Атриальный пептид (предсердный натрийуретический фактор) — образуется в правом предсердии и накапливается в пузырьках. Выделя-
ется при растяжении предсердий, что связано с увеличением ОЦК и ионами натрия. Атриальный пептид тормозит реабсорбцию натрия
вдистальном отделе нефрона.
4.Паратгормон — образуется паращитовидной железой. В костях стимулирует секрецию остеокластами органических кислот (лимонной, молочной, янтарной), которые растворяют щелочной апатит с образованием ионов кальция и фосфатов. В почках стимулирует реабсорбцию натрия и тормозит реабсорбцию фосфатов. Действие гормона могло бы привести к деминерализации костей, но этого не происходит, т. к. он активирует в почках фермент, превращающий 25-гидроксикальциферол
в1.25-дегидроксикальциферол, т. е. витамин D3-гормон. Мишенью этого гормона является кишечник, там он усиливает всасывание фосфатов
кальция. Витамин D3-гормон является важным компонентом системы регуляции уровня кальция в плазме крови. С пищей поступает предшественник — эргостерол. Переход его в активную форму происходит с участием таких органов, как кожа, печень и почки. По механизму от-
рицательной обратной связи витамин D3-гормон тормозит выделение паратгормона.
5.Кальцитонин — гормон парафолликулярных клеток щитовидной железы. Понижает количество кальция в плазме путем стимуляции остеокластов костной ткани, торможения реабсорбции в почках и всасывания в кишечнике.
108
Гомеостатическая функция почек
1.Регуляция осмотического давления. При повышении осмотического давления плазмы активируются центральные (гипоталамус) и периферические (печень, почки, селезенка) осморецепторы. Импульсы поступают
кядрам гипоталамуса (СОЯ и ПВЯ) и происходит секреция вазопрессина. В дистальном отделе нефрона увеличивается реабсорбция воды. При понижении осмотического давления плазмы продукция вазопрессина уменьшается, а повышается продукция альдостерона.
2.Регуляция объема циркулирующей крови. При увеличении объема циркулирующей крови активируются сосудистые волюморецепторы. Импульсация от этих рецепторов приводит к торможению продукции вазопрессина клетками СОЯ и ПВЯ. При уменьшении объема циркулирующей крови активируется ренин-ангиотензин-альдостероновая система, увеличивается образование гормонов альдостерона и вазопрессина.
3.Регуляция ионного состава плазмы. При снижении количества натрия в плазме и (или) увеличении калия выделяется гормон альдостерон, который усиливает реабсорбцию натрия в канальцах и секрецию калия. При снижении уровня кальция в плазме выделяется гормон паращитовидной железы — паратгормон. Реабсорбция кальция возрастает. При повышении уровня кальция в плазме выделяется кальцитонин, который тормозит реабсорбцию кальция.
4.Регуляция АД. При снижении АД, уменьшении кровотока через почку, уменьшении содержания натрия в области плотного пятна, уменьшении ОЦК юкстагломерулярным аппаратом почки секретируется фермент ренин, который действует на альфа-глобулин плазмы и образуется вещество ангиотензин I. В легких он превращается в ангиотензин II. Это биологически активное соединение. Вызывает сужение сосудов, выделение гормонов альдостерона и вазопрессина. Увеличение объема циркулирующей крови и повышение тонуса кровеносных сосудов приводит
кповышению артериального давления. Юкстагломерулярный аппарат почки образован приносящей артериолой, выносящей артериолой и клетками плотного пятна дистального извитого канальца. В месте контакта, которое называется плотное пятно, находится группа необычных высоких эпителиальных клеток. Клетки эндотелия приносящей артериолы содержат гранулы фермента ренина.
5.Регуляция рН. В физиологических условиях почки выделяют кислую мочу рН от 5 до 7. Однако, в зависимости от кислотно-шелочного состояния внутренней среды, рН мочи может изменяться от 4 до 8.
109
Важнейшую роль в поддержании кислотно-щелочного равновесия играет секреция протонов эпителием проксимального и дистального канальцев. Клетки канальцев содержат фермент карбоангидразу, который ускоряет реакцию образования угольной кислоты из углекислого газа и воды. Угольная кислота диссоциирует с образованием ионов водорода и бикарбонат ионов. Ионы водорода подвергаются секреции в просвет канальца в обмен на ион натрия. Ионы натрия и бикарбонат ионы поступают в плазму крови, а водородные ионы образуют в канальце угольную кислоту, соли аммония, фосфорной кислоты и удаляются из организма.
Выведение мочи и мочеиспускание
Эти процессы осуществляются рефлекторно. При наполнении почечных лоханок происходит раздражение их механорецепторов, рефлекторное раскрытие мочеточника и сокращение лоханки. Моча поступает в мочевой пузырь. При наполнении мочевого пузыря происходит растяжение его стенок, активируются механорецепторы, импульсы от которых поступают в крестцовый отдел спинного мозга. Здесь находятся центры парасимпатической нервной системы, которые вызывают сокращение пузыря и расслабление сфинктеров. Функция спинальных парасимпатических центров контролируется центрами головного мозга (варолиев мост, кора больших полушарий).
Глава 6 ФИЗИОЛОГИЯ ПИЩЕВАРЕНИЯ
Пищеварение — комплекс процессов, обеспечивающих измельчение и расщепление питательных веществ на компоненты, лишенные видовой специфичности, способные всасываться в кровь или лимфу и участвовать в обмене веществ.
Процесс пищеварения следует за потреблением пищи, а потребление пищи является следствием целенаправленного пищевого поведения, в основе которого лежит чувство голода. Голод и связанное с ним пищевое поведение рассматриваются как мотивация, направленная на устранение дискомфорта, связанного с недостатком питательных веществ в крови. Центральной структурой, запускающей пищевую мотивацию, является гипоталамус. В латеральной его части есть ядра, стимуляция которых вызывает чувство голода. В вентромедиальной зоне расположены нейроны, раздражение которых обуславливает чувство
110
насыщения. Эти области гипоталамуса называются пищевым центром. Гипоталамические центры голода и насыщения стимулируются нервным и гуморальным путем. Основную роль в формировании ощущений, связанных с голодом, играет афферентация от рецепторов ЖКТ.
Кроме того, существует несколько гипотез о действии гуморальных факторов в формировании голода. Они связаны с наличием в гипоталамусе соответствующих рецепторов. Глюкостатическая гипотеза связывает ощущение голода со снижением уровня глюкозы в крови, который воспринимается глюкорецепторами гипоталамуса. Аминоацидостатическая и липостатическая гипотезы предлагают в качестве стимуляторов чувства голода изменение уровня аминокислот и продуктов липидного обмена в крови. Метаболическая гипотеза связывает активность пищевого центра с концентрацией промежуточных продуктов цикла Кребса. Термостатическая гипотеза связывает ощущение голода со снижением температуры тела, которая воспринимается терморецепторами. Возможно, что все выше перечисленные факторы действуют совместно.
В результате потребления пищи формируется чувство насыщения. Различают первичное (сенсорное) и вторичное (обменное) насыщение. Первичное насыщение наступает до того, как продукты переваривания поступают в кровь. Оно связано со стимуляцией обонятельных, вкусовых рецепторов, а также механорецепторов ЖКТ. Вторичное насыщение формируется после всасывания продуктов гидролиза пищи в кровь и изменения активности вышеперечисленных рецепторов гипоталамуса. В рамках термостатической гипотезы роль фактора, снижающего чувство голода, является специфическо-динамическое действие пищи. Важную роль в возникновении чувства голода и насыщения играют гормоны. Активацию пищевого поведения вызывают гастрин, инсулин, окситоцин. ХГ-ПЗ, соматостатин, глюкагон, бомбезин, субстанция Р, кальцитонин снижают потребление пищи. В настоящее время одним из регуляторов потребления пищи считают насыщающий фактор, секретируемый жировой тканью, — лептин. В гипоталамусе обнаружены рецепторы к лептину. Показано, что лептин формирует чувство насыщения. Стимулом для выработки лептина является образование жира в белой жировой ткани.
Функции желудочно-кишечного тракта (ЖКТ)
1. Двигательная — измельчение, перемешивание и передвижение веществ по ЖКТ. Связана с функцией поперечно-полосатой (ротовая
111
полость, глотка, верхняя треть пищевода, наружный анальный сфинктер) и гладкой (пищевод, желудок, кишечник) мускулатуры.
2. Секреторная:
а) выработка ферментов, поступающих в полость ЖКТ; б) выработка гормонов и других биологически-активных веществ,
поступающих или в межклеточное вещество (паракриния) или в кровь (эндокриния).
3.Всасывательная — переход продуктов гидролиза через мембраны стенки ЖКТ в кровь или лимфу.
4.Экскреторная:
а) выведение непереваренных веществ; б) выведение веществ из крови в полость ЖКТ (продукты порфири-
нового обмена, соли тяжелых металлов и др.).
Механизмы регуляции функции ЖКТ
1.Рефлекторные — с участием центральной нервной системы.
2.Гуморальные — за счет гормонов и других биологическиактивных веществ.
3.Местные — с участием метасимпатической системы (Мейснерово
иАуэрбахово сплетения).
Правило Орбели — Разенкова касается соотношения трех механизмов регуляции в разных отделах ЖКТ: рефлекторные механизмы регуляции преобладают в ротовой полости, гуморальные — в двенадцатиперстной кишке, местные — в толстом кишечнике.
Физиология ротовой полости
Функции ротовой полости
1.Захват и удерживание пищи (человек кладет пищу в рот или засасывает ее).
2.Анализ пищи с участием рецепторов ротовой полости.
3.Механическое измельчение пищи (жевание).
4.Смачивание пищи слюной и начальная химическая обработка.
5.Перевод пищевого комка в глотку (ротовая фаза акта глотания).
6.Защитная (барьерная) — защита от патогенной микрофлоры.
Слюнные железы
У человека имеется три пары крупных слюнных желез (околоушные, подчелюстные и подъязычные) и множество мелких желез в сли-
112
зистой неба, губ, щек, кончика языка. В составе слюнных желез имеется два вида клеток: слизистые — вырабатывают вязкий секрет, богатый муцином, и серозные — вырабатывают жидкий секрет, богатый ферментами. Подъязычная железа и мелкие железы вырабатывают слюну непрерывно (связано с речевой функцией), а подчелюстная и околоушная железы — только при их возбуждении.
Состав и свойства слюны
В сутки образуется 0,5—2,0 литра слюны. Осмотическое давление слюны всегда меньше, чем осмотическое давление плазмы крови (слюна гипотонична плазме крови). РН слюны зависит от ее объема: при небольшом количестве выделяемой слюны она слабокислая, а при большом объеме — слабощелочная (рН = 5,2—8,0). Вода смачивает пищевой комок и растворяет некоторые его компоненты. Смачивание необходимо для облегчения проглатывания пищевого комка, а его растворение — для взаимодействия компонентов пищи со вкусовыми рецепторами ротовой полости. Основной фермент слюны — альфа-амилаза — вызывает расщепление гликозидных связей крахмала и гликогена через промежуточные стадии декстринов до мальтозы и сахарозы. Слизь (муцин) представлена мукополисахаридами и гликопротеидами, делает пищевой комок скользким, что облегчает его проглатывание.
Механизмы образования слюны
Образование слюны протекает в два этапа:
1.Образование первичной слюны происходит в ацинусах. Вода, электролиты, низкомолекулярные органические вещества фильтруются
вацинусы. Высокомолекулярные органические вещества образуются клетками слюнных желез.
2.В слюнных протоках состав первичной слюны существенно изменяется за счет процессов секреции (ионов калия и др.) и реабсорбции (ионов натрия, хлора и др.). Из протоков в ротовую полость поступает вторичная (окончательная) слюна.
Регуляция образования слюны осуществляется рефлекторно.
Рецепторы ротовой полости
Осуществляют подготовку всего ЖКТ к поступлению пищи. Различают четыре типа рецепторов:
113
1. Вкусовые — являются вторичночувствующими рецепторами и делятся на четыре вида: вызывают ощущение сладкого, кислого, соленого и горького.
2.Механорецепторы — первичночувствующие, ощущение твердой или жидкой пищи, готовность пищевого комка к проглатыванию.
3.Терморецепторы — первичночувствующие, ощущение холодного, горячего.
4.Болевые — первичночувствующие, активируются при нарушении целостности ротовой полости.
Афферентные волокна от рецепторов поступают в ствол мозга в составе тройничного, лицевого, языкоглоточного и блуждающего нервов.
Эфферентная иннервация слюнных желез
•Парасимпатическая иннервация — в окончаниях нервов выделяется медиатор ацетилхолин, который взаимодействует с М-холинорецепторами
ивызывает выделение большого количества жидкой слюны, богатой ферментамиибедноймуцином.
•Симпатическая иннервация — в окончаниях нервов выделяется медиатор норадреналин, который взаимодействует с альфа-адреноре- цепторами и вызывает выделение небольшого количества густой и вязкой слюны, богатой муцином.
Регуляция слюноотделения
1.Условные рефлексы — протекают с участием коры больших полушарий и ядер гипоталамуса, возникают при раздражении дистантных рецепторов (зрительных, слуховых, обонятельных).
2.Безусловные рефлексы — возникают при раздражении рецепторов ротовой полости.
Акт глотания
Глотание — это процесс перехода пищи из ротовой полости в желудок. Акт глотания осуществляется по программе. Ф. Мажанди разделил акт глотания на три стадии:
1.Ротовая стадия (произвольная) запускается с механорецепторов
ихеморецепторов ротовой полости (пищевой комок готов к проглатыванию). Координированное движение мышц щек и языка продвигает пищевой комок на корень языка.
2.Глоточная стадия (частично произвольная) запускается с механорецепторов корня языка. Язык перемещает пищевой комок в глотку.
114
Происходит сокращение мышц глотки, при этом одновременно поднимается мягкое небо и закрывается вход в полость носа со стороны глотки. Надгортанник закрывает вход в гортань и открывается верхний пищеводный сфинктер.
3. Пищеводная стадия (непроизвольная) запускается механорецепторами пищевода. Последовательно сокращаются мышцы пищевода при одновременном расслаблении нижележащих мышц. Явление называется перистальтическими волнами.
Центр глотания находится в продолговатом мозге и имеет связи со спинным мозгом. При глотании тормозится деятельность дыхательного и кардиоингибирующего центров (ЧСС повышается).
Пищеварение в желудке
Пищевые массы в желудке перемешиваются с желудочным соком и затем порциями перемещаются в двенадцатиперстную кишку. Пищевые массы, смешанные с желудочным соком, называются химусом. Перемешивание пищевых масс с желудочным соком осуществляется благодаря сокращению гладких мышц желудка. В области тела желудка расположены клетки, которые генерируют ПД с интервалами 20 секунд. ПД распространяются по мышцам желудка, вызывая их сокращение. Эти клетки не являются истинными пейсмекерами, т. к. их возбуждение возникает в ответ на растяжение мембраны. Благодаря сокращению мышц химус перемещается к привратнику. Перемешивание и передвижение химуса происходит медленно.
В течение 1—2 часов в желудке продолжается действие амилазы слюны, т. к. рН среды высока. При понижениии рН до 5 происходит инактивация амилазы. В образовании желудочного сока принимают участие три группы клеток:
а) главные гландулоциты — синтезируют протеолитические ферменты;
б) париетальные (обкладочные) — образуют соляную кислоту; в) мукоциты (добавочные клетки) — образуют мукоидный секрет.
Ферменты желудочного сока — пепсины — выделяются в неактивной форме в виде пепсиногенов. Обнаружено 7 видов пепсинов, отличающихся оптимумом рН. Одна группа (5 видов) активна при рН 1,8—2,2, другая (2 вида) — при рН 3,0—3,5. При рН 7,0 пепсины инактивируются. Начальная активация пепсиногенов происходит под влиянием протонов водорода, а в дальнейшем — путем аутокатализа. Пепсины действуют на белки химуса, расщепляя их до полипептидов.
115
Образование соляной кислоты происходит не внутри обкладочных клеток, а в специальных канальцах, являющихся впячиванием апикальной мембраны обкладочных клеток; рН в секреторных канальцах достигает 1, а в самой клетке рН 7,2.
Значение соляной кислоты
1.Активирует пепсиногены.
2.Создает оптимум рН для действия пепсиногенов.
3.Вызывает денатурацию белка.
4.Оказывает бактерицидное действие.
Продукт добавочных клеток муцин, или слизь, является гликопротеидом и выполняет защитную функцию, предотвращая самопереваривание стенки желудка. Желудочный сок выделяется постоянно, но натощак его образуется мало — 5—15 мл в час, в состав входят электролиты, вода и слизь.
Регуляция желудочной секреции
В работах И. П. Павлова выделены три фазы желудочной секреции:
1.Сложнорефлекторная или цефалическая.
2.Желудочная или нейрогуморальная.
3.Кишечная или дуоденальная.
Иннервация желудка осуществляется симпатическими и парасимпатическими нервами. Парасимпатические нервы усиливают моторную
исекреторную деятельность желудка, а симпатические угнетают.
Вцефалическую фазу желудочной секреции регуляторные влияния осуществляются с помощью условных и безусловных рефлексов. Отделение сока начинается еще до поступления пищи в желудок. Условнорефлекторное отделение сока начинается при виде, запахе пищи и действии звуковых раздражителей, связанных с приемом пищи. Безусловные рефлексы возникают при раздражении рецепторов полости рта, глотки, пищевода.
Желудочная фаза секреции осуществляется за счет трех механизмов: 1) безусловно-рефлекторного — при раздражении хемо- и механорецепторов желудка. Рефлекторные дуги замыкаются на уровне про-
долговатого мозга; 2) гуморального. В пилорической части желудка находятся клетки,
вырабатывающие гормон гастрин — G-клетки. G-клетки стимулируются несколькими путями: раздражением блуждающего нерва, растяжением стенки желудка, химусом, метасимпатической системой. Гастрин
116
стимулирует секрецию и моторику желудка, но особенно секрецию соляной кислоты. Вторым биологически-активным веществом, стимулирующим секрецию желудка, является гистамин. Он выделяется ECLклетками и в основном усиливает отделение соляной кислоты. Стимуляция ECL-клеток осуществляется блуждающим нервом и гормоном гастрином;
3) гастрометасимпатического. Гастрометасимпатическая система находится в стенке желудка и формирует внутриорганные рефлекторные дуги, с помощью которых осуществляются местные рефлексы. Они обеспечивают регуляцию секреции при слабых воздействиях на желудок или при отклонении нервных и гуморальных механизмов.
Кишечная фаза развивается при поступлении химуса в двенадцатиперстную кишку. В основном в эту фазу действуют гуморальные механизмы, связанные с гормонами, выделяемыми стенкой двенадцатиперстной кишки. Это гормоны:
а) гастрин — см. выше;
б) секретин — вырабатывается S-клетками при действии на стенку кишки кислого химуса. Тормозит деятельность обкладочных клеток, активирует главные клетки желудка, является антагонистом гастрина; в) холецистокинин-панкреозимин (ХК-ПЗ) — вырабатывается I-клетками двенадцатиперстной кишки. В желудке этот гормон тормо-
зит секрецию соляной кислоты.
Двенадцатиперстная кишка
В двенадцатиперстной кишке и в проксимальном отделе тощей кишки происходит основной процесс пищеварения. Содержимое представлено соком поджелудочной железы, соком бруннеровых желез, желчью.
Поджелудочная железа
Выделяет панкреатический сок в количестве 1,0—2,0 л/сутки. Он изотоничен плазме крови и имеет рН = 8,0—8,6. В состав панкреатического сока входят:
•Неорганические вещества — гидрокарбонат натрия. Функция заключается в нейтрализации кислого химуса, поступившего из желудка, создание оптимума рН для действия ферментов.
•Органические вещества — ферменты:
а) протеазы — выделяются в неактивной форме (чтобы не допустить самопереваривания железы). Виды протеаз — трипсиноген, химотрипси-
117
ноген, проэластаза, прокарбоксипептидаза. Впросветедвенадцатиперстной кишки происходит активация ферментов энтерокиназой, которая выделяется стенкой кишки при действии ионов водорода, и образуются активные формы протеаз (трипсин, химотрипсин, эластаза, карбоксипептидаза), которыерасщепляютбелки;
б) липазы и фосфолипазы. Липазы выделяются в активной форме и расщепляют нейтральные жиры, а фосфолипазы выделяются в неактивной форме, активируются желчными кислотами или трипсином и расщепляют фосфолипиды;
в) амилазы — альфа- и бета-амилазы расщепляют крахмал и гликоген до дисахаридов;
г) нуклеазы — рибонуклеаза и дезоксирибонуклеаза расщепляют нуклеиновые кислоты.
Врегуляциипанкреатическойсекрециивыделяютсятакиефазы, как:
1)мозговая или сложнорефлекторная. Происходит под влиянием условных и безусловных рефлексов. ПСНС усиливает секрецию, СНС тормозит;
2)желудочная — рефлекторные влияния с хемо- и механорецепторов желудка усиливают секрецию. Гормон гастрин гуморально стимулирует секрецию панкреатического сока;
3)кишечная — рефлекторные влияния с хемо- и механорецепторов двенадцатиперстной кишки регулируют состав сока железы. Гормон двенадцатиперстной кишки секретин усиливает образование гидрокарбоната натрия, а холецистокинин-панкреозимин усиливает секрецию ферментов.
Печень и желчеобразование
В сутки вырабатывается 0,5—1,0 л желчи. Желчь изотонична плазме крови, рН = 7,8—8,6. Состав:
1. Желчные кислоты. В печени из холестерина образуются две первичные желчные кислоты — холевая и хенодезоксихолевая, которые соединяются с глицином и таурином и в виде солей натрия поступают в двенадцатиперстную кишку. В дистальном отделе тонкого кишечника под влиянием микрофлоры они превращаются во вторичные желчные кислоты. 90 % вторичных желчных кислот подвергаются реабсорбции и возвращаются в печень. Такой круговорот желчных кислот за сутки повторяется 6—10 раз. 10 % желчных кислот выводятся из организма с каловыми массами.
118
2.Желчные пигменты. Продукты распада молекулы гемоглобина (билирубин). В сутки выделяется 200—300 мг.
3.Слизь. Мукополисахариды, выполняют защитную функцию.
Функции желчи
Эмульгирование жиров для увеличения площади контакта с липазами.
Усиление активности фосфолипаз.
Бактериостатическое действие.
Участие во всасывании продуктов гидролиза жиров.
Удаление из организма продуктов порфиринового обмена и холестерина.
Регуляция желчеобразования
1.Рефлекторные механизмы. ПСНС усиливает образование желчи, СНС угнетает.
2.Гуморальные механизмы. Гормоны двенадцатиперстной кишки секретин, гастрин, глюкагон, сами желчные кислоты усиливают желчеобразование.
Регуляция желчевыведения
Желчь образуется постоянно и стекает в желчный пузырь. В нем происходит активная реабсорбция из желчи хлорида натрия, воды, что приводит к концентрированию желчи. Различают печеночную, светлую желчь и пузырную, темную. Выведение желчи может происходить рефлекторно: ПСНС вызывает сокращение стенок желчного пузыря и расслабление сфинктеров, СНС — расслабление желчного пузыря и сокращение сфинктеров, гуморальные факторы — ХК-ПЗ, бомбезин, гастрин усиливают выделение желчи.
Бруннеровы железы расположены в подслизистой оболочке двенадцатиперстной кишки.
Состав секрета:
•Муцин — защищает стенку от переваривания.
•Гидрокарбонат натрия — нейтрализует кислый химус.
Тощая и подвздошная кишки
Имеют большую площадь поверхности за счет складок, ворсинок, микроворсинок. Крипта находится у основания ворсинки и является
119