Основы_физиологии_человека_2001_Агаджанян_НИ

Глава 4. Вегетативная нервная система

105

типа, гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) — медиатором тор ­ мозного типа. В результате взаимодействия ГАМК с ГАМК-рецеп- торами происходит открытие каналов для ионов хлора, что обус­ ловливает гиперполяризующ ее действие ГАМК. П ериф еричес­ кое действие ГАМК практически не исследовано, хотя имеются сведения о способности ГАМК изменять состояние внутренних органов. Например, ГАМК-рецепторы обнаружены в кишечнике. Различают ГАМК-а и ГАМК-в-рецепторы. Возбуждение ГАМК-а- рецепторов приводит к сокращ ению гладких мышц кишечника, возбуждение ГАМК-в, наоборот, — расслаблению. ГАМК-в-ре- цепторы выявлены такж е в предсердиях и сосудах. Их возбужде­ ние приводит к снижению сократительной активности предсер­ дий и тонуса сосудов. ГАМК способна влиять на освобождение других медиаторов из пресинаптических окончаний: ацетилхоли­ на, дофамина, серотонина.

Представителем регуляторных нейропептидов является суб­ станция Р. П ериферические рецепторы к субстанции Р обнару­ жены на гладкомышечных клетках кишки (SP-P-рецепторы) и на клетках мочевого пузыря, семявыносящих протоков (SP-E-рецеп- торы).

В волокнах блуждающего нерва содержится большое количе­ ство простагландинов.

Вегетативные (автономные) рефлексы

Процессы в вегетативной и соматической нервных системах тесно связаны.

Различают висцеро-висцеральные, висцеросоматические, вьсцеросенсорные рефлексы. Классическим примером висцеро-вис- церального рефлекса является рефлекс Гольца, показывающий, что механическое раздражение брыжейки вызывает замедление частоты сердечных сокращений. Разновидностью висцеро-висце- рального рефлекса является аксон-рефлекс, например, возникно­ вение сосудистой реакции при раздражении кожных болевых ре­ цепторов.

К висцеросоматическим рефлексам относятся торможение общей двигательной активности организма при раздражении хемо- и механорецепторов каротидной зоны, а такж е сокращ ение мышц брюшного пресса или подергивание конечностей при раз­ дражении рецепторов пищеварительного тракта.

При висцеросенсорных рефлексах в ответ на раздражение ве­ гетативных чувствительных волокон возникают не только реак­ ции во внутренних органах, но и изменяется соматическая чувст­ вительность. Для их вызова необходимо продолжительное и силь­ ное воздействие. Зона повышенного восприятия обычно ограни­ чивается участком кожи, иннервируемым сегментом, к которому

106	Глава 4. Вегетативная нервная система

поступают импульсы от раздражаемого висцерального органа. В клинике имеют определенное значение висцеродермальные ре­ флексы. Вследствие сегментарной организации вегетативной и соматической иннервации при заболеваниях внутренних органов на ограниченных участках кожи возникает повышение тактиль­ ной и болевой чувствительности. Эти боли называются отраж ен­ ными, а области, в которых они появляются, — зонами Захарьи­ на—Геда.

При раздражении некоторых областей поверхности тела воз­ никают сосудистые реакции и изменения функций определен­ ных висцеральных органов. Это дермовисцеральный рефлекс, ко­ торый является разновидностью соматовисцерального рефлекса. На этом основана рефлексотерапия.

Центры регуляции вегетативных функций

Центры регуляции вегетативных функций разделяются на спинальные, стволовые (бульбарные, мезэнцефалические), гипоталамические, мозжечковые, центры ретикулярной формации, лимбической системы, корковые. В основе их взаимодействия ле­ жит принцип иерархии. Каждый более высокий уровень регуля­ ции обеспечивает и более высокую степень интеграции вегета­ тивных функций.

Спинальные центры. На уровне спинного мозга происходит регуляция просвета зрачка, величины глазной щели, сосудистого тонуса, потоотделения. Стимуляция этих центров приводит к уси­ лению и учащению сердечной деятельности, расш ирению брон­ хов. Здесь расположены такж е центры дефекации, мочеиспуска­ ния, половых рефлексов (эрекции и эякуляции).

Стволовые центры. Эти центры находятся в продолговатом мозге, мосту, среднем мозге.

За счет ядер блуждающих нервов происходит торможение деятельности сердца, возбуждение слезоотделения, усиление се­ креции слюнных, желудочных желез, поджелудочной железы, желчевыделения, усиление сокращений желудка и тонкой киш ­ ки.

Сосудодвигательный центр отвечает за рефлекторное суж е­ ние и расш ирение сосудов и регуляцию кровяного давления.

Дыхательный центр регулирует смену вдоха и выдоха.

Впродолговатом мозге находятся центры, с помощью кото­ рых осуществляются такие сложные рефлексы, как сосание, ж е­ вание, глотание, чихание, кашель, рвота.

Впередних буграх четверохолмия в среднем мозге располага­ ются центры, регулирующие зрачковый рефлекс и аккомодацию глаза.

Глава 4. Вегетативная нервная система

107

Гипоталамические центры. Гипоталамус является главным подкорковым центром интеграции висцеральных процессов, что обеспечивается вегетативными, соматическими и эндокринными механизмами.

Стимуляция ядер задней группы гипоталамуса сопровожда­ ется реакциями, аналогичными раздраж ению симпатической нервной системы: расш ирение зрачков и глазных щелей, учащ е­ ние сердечных сокращений, сужение сосудов и повышение АД, торможение моторной активности желудка и кишечника, увели­ чение содержания в крови адреналина и норадреналина, концен­ трации глюкозы. Задняя область гипоталамуса отвечает за регуля­ цию теплопродукции и оказывает тормозящ ее влияние на поло­ вое развитие.

Стимуляция передних ядер гипоталамуса приводит к эф ф ек ­ там, подобным раздражению парасимпатической нервной систе­ мы: сужение зрачков и глазных щелей, замедление частоты сер­ дечных сокращений, снижение артериального давления, усиле­ ние моторной активности желудка и кишечника, увеличение сек­ реции желудочных желез, стимуляция секреции инсулина и сни­ жение уровня глюкозы в крови. Передние ядра регулируют теп­ лоотдачу и оказывают стимулирующее влияние на половое разви­ тие.

Средняя группа ядер гипоталамуса обеспечивает регуляцию метаболизма и водного баланса. Вентромедиальные ядра отвеча­ ют за насыщение, латеральные ядра — за голод (центры голода и насыщения). Паравентрикулярное ядро — центр жажды.

Гипоталамус отвечает за эмоциональное поведение, ф орми­ рование половых и агрессивно-оборонительных реакций.

С помощью нейротропных средств можно избирательно воз­ действовать на гипоталамические структуры и регулировать со­ стояние голода, жажды, аппетита, страха, половые реакции.

Центры лимбической системы. Эти центры отвечают за ф ор ­ мирование вегетативного компонента эмоциональных реакций, пищевое, сексуальное, оборонительное поведение, регуляцию си­ стем, обеспечивающих сон и бодрствование, внимание.

М озжечковые центры. Благодаря наличию активирующего и тормозного механизмов мозжечок может оказывать стабилизи­ рующее влияние на деятельность висцеральных органов посред­ ством корригирования висцеральных рефлексов.

Центры ретикулярной формации. Ретикулярная формация осуществляет тонизирование и повышение активности других вегетативных нервных центров.

Центры коры больших полуш арий. Кора больших полуша­ рий осуществляет высший интегративный контроль вегетатив­ ных функций посредством нисходящих тормозных и активирую ­ щих влияний на ретикулярную формацию и другие подкорковые

108	Глава 4. Вегетативная нервная система

вегетативные центры. Координирует вегетативные и соматичес­ кие функции в системе поведенческого акта.

Средства, влияю щ ие на синаптическую передачу

Понимание тонких физиологических механизмов синаптиче­ ской передачи в вегетативной нервной системе позволило со­ здать новые лекарственные средства, применяемые в клиничес­ кой и экспериментальной медицине для воздействия на функции различных внутренних органов и висцеральных систем.

В настоящ ее время большинство эндогенных медиаторов вы­ делено из организма в чистом виде, установлена их химическая структура и осуществлен синтез. Получен такж е целый ряд со­ временных синтетических лекарственных препаратов, имеющих структурное сходство с эндогенными нейромедиаторами. Одни из них, связываясь с соответствующими рецепторами, оказывают эффекты, подобные эндогенным медиаторам, т.е. действуют как агонисты. Другие, блокируя рецепторы, препятствуют действию эндогенных медиаторов, т.е. являются их антагонистами. От­ крытие субпопуляций рецепторов (а,, а 2, р,, р2-адренорецепторы; М,, М2, М3-холинорецепторы и др.) привело к созданию новых ле­ карственных средств, действующих преимущественно на различ­ ные подгруппы рецепторов, что позволяет избирательно регули­ ровать различные процессы в определенных органах и тканях и получать специфические эффекты .

Так, существуют фармакологические препараты, которые могут вызывать такой ж е эффект, как и ацетилхолин. Такие ве­ щества называю тся холиномиметиками. Одни из них, как и сам медиатор, прямо воздействуют на рецепторы, имитируя дейст­ вие ацетилхолина (карбахолин). Другие, ингибируя ф ерм ентацетилхолинэстеразу, инактивирующую ацетилхолин, продлевают и усиливают действие эндогенного ацетилхолина (прозерин). Синтезированы и избирательные холиномиметики, воздейству­ ющие только на определенные виды холинорецепторов. Н апри­ мер, к веществам, избирательно стимулирующим Нн-холиноре- цепторы, относятся дыхательные аналептики лобелин и цитизин. К М -холиномиметикам относится алкалоид пилокарпин, кото­ рый преимущ ественно возбуждает М3-холинорецепторы экзо ­ кринных ж елез (используется в офтальмологической практике для понижения внутриглазного давления при глаукоме).

Лекарственные препараты, устраняющие или ослабляющие влияние ацетилхолина, носят название холинолитиков. Вещества, блокирующие М -холинорецепторы исполнительных органов и устраняющ ие мускариноподобный эфф ект ацетилхолина, назы ­ ваются М -холинолитиками. К ним относится атропин. И збира­ тельным антагонистом М ^холинорецепторов является гастроце-

Глава 4. Вегетативная нервная система

109

пин (применяется для лечения язвенной болезни желудка и 12перстной кишки). Холинолитики, устраняющ ие никотиноподоб­ ное действие ацетилхолина путем блокады Н-холинорецепторов на постганглионарных нейронах вегетативных ганглиев, мозгово­ го слоя надпочечников и каротидного синуса (Нн-холинорецепто- ры), называют ганглиоблокаторами (бензогексоний, пирилен). С помощью ганглиоблокаторов можно выключить синаптическую передачу только в вегетативных ганглиях, не изменяя тонуса ске­ летных мышц.

Лекарственные вещества, оказывающ ие действие, аналогич­ ное возбуждению постганглионарных симпатических волокон, получили название адреномиметиков. Некоторые из них пре­ имущественно возбуждают а-адренорецепторы (мезатон), дру­ гие вещества действуют на p-адренорецепторы (изадрин). Полу­ чены и фармакологические препараты, избирательно стимули­ рующие отдельные подгруппы адренорецепторов. Так, широкое прим енение в медицине в качестве бронхорасш иряю щ их средств нашли препараты, оказывающ ие сильное избирательное действие на р2-адренорецепторы (алупент, беротек). Эффекты, аналогичные действию медиатора, можно получить, подавив ак­ тивность ферментов, инактивирующих норадреналин и адрена­ лин: МАО (ниаламид) или КОМТ (пирогалол). Такой ж е эф ф ект может быть получен в результате угнетения обратного захвата медиатора пресинаптическими окончаниями (имизин). И звест­ ны вещества, действующ ие на пресинаптические адренергичес­ кие окончания и способствующие выделению норадреналина — симпатомиметики непрямого действия (например, эфедрин).

В экспериментальной физиологии и медицине широко ис­ пользуются вещества, блокирующие адренорецепторы и препят­ ствующие их взаимодействию с медиатором. Фармакологические препараты, блокирующие а-адренорецепторы, называются а-ад- реноблокаторами (фентоламин, дигидроэрготоксин); блокирую ­ щие p-адренорецепторы — р-адреноблокаторами (анаприлин). Синтезированы и избирательные адреноблокаторы, например избирательно блокирующие р,-адренорецепторы сердца (атенолол). Если нарушить передачу адренергического возбуждения на пресинаптическом уровне, можно вызвать эффекты, аналогич­ ные снижению тонуса симпатической нервной системы. Так дей­ ствуют лекарственные средства группы симпатолитиков. Можно вызвать истощение запасов норадреналина в пресинаптической мембране (октадин) или блокировать выделение норадреналина из пресинаптической мембраны (орнид).

Длительное введение агонистов или антагонистов адреноре­ цепторов вызывает соответственно понижение или повышение чувствительности адренорецепторов, что необходимо помнить при применении этих фармакологических препаратов.

110	Глава 4. Вегетативная нервная система

Синтезировано такж е большое количество лекарственных веществ, являющ ихся агонистами и антагонистами и других эн ­ догенных медиаторов. Так, ш ирокое применение в медицине на­ шли блокаторы Н,-гистаминовых рецепторов (димедрол, тавегил), используемые главным образом для лечения и предупреж ­ дения аллергических заболеваний. Блокаторы Н2-гистаминовых рецепторов (циметидин) используются для лечения язвенной бо­ лезни желудка и 12-перстной кишки. Антагонист Б2-серотонино- вых рецепторов кетансерин является антигипертензивным пре­ паратом.

Ill

ГЛАВА 5

ЖЕЛЕЗЫ ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ

Интеграция клеток, тканей и органов в единый человеческий организм, приспособление его к различным изменениям внеш ­ ней среды или потребностям самого организма осуществляется за счет нервной и гуморальной регуляции. Система нейрогуморальной регуляции представляет собой единый, тесно связанный ме­ ханизм. Связь нервной и гуморальной систем регуляции хорошо видна на следующих примерах. Во-первых, природа биоэлектри­ ческих процессов является физико-химической, т.е. заключается в трансмембранных перемещениях ионов. Во-вторых, передача возбуждения с одной нервной клетки на другую или исполнитель­ ный орган происходит посредством медиатора. И наконец, наибо­ лее тесная связь между этими механизмами прослеживается на уровне гипоталамо-гипофизарной системы. Гуморальная регуля­ ция в филогенезе возникла раньше. Вдальнейшем в процессе эво­ люции она дополнилась высокоспециализированной нервной си­ стемой. Нервная система осуществляет свои регуляторные влия­ ния на органы и ткани с помощью нервных проводников, переда­ ющих нервные импульсы. Для передачи нервного сигнала требу­ ются доли секунды. Поэтому нервная система осуществляет за­ пуск быстрых приспособительных реакций при изменениях внешней или внутренней среды. Гуморальная регуляция — это ре­ гуляция процессов жизнедеятельности с помощью веществ, по­ ступающих во внутреннюю среду организма (кровь, лимфу, ликвор). Гуморальная регуляция обеспечивает более длительные адаптивные реакции. К факторам гуморальной регуляции отно­ сятся гормоны, электролиты, медиаторы, кинины, простагландины, различные метаболиты и т.д.

ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ ЖЕЛЕЗ ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ

Высшей формой гуморальной регуляции является гормональ­ ная. Термин «гормон» был впервые применен в 1902 г. Старлин­ гом и Бейлиссом в отношении открытого ими вещества, продуци­

112	Глава 5. Железы внутренней секреции

рующегося в двенадцатиперстной кишке, — секретина. Термин «гормон» в переводе с греческого означает «побуждающий к дей­ ствию», хотя не все гормоны обладают стимулирующим эф ф ек­ том.

Гормоны — это биологически высокоактивные вещества, син­ тезирую щ иеся и выделяющиеся во внутреннюю среду организма эндокринными железами, или железами внутренней секреции, и оказывающ ие регулирующее влияние на функции удаленных от места их секреции органов и систем организма. Эндокринная же­ леза —это анатомическое образование, лишенное выводных про­ токов, единственной или основной функцией которого является внутренняя секреция гормонов. К эндокринным железам отно­ сятся гипофиз, эпифиз, щитовидная железа, надпочечники (моз­ говое и корковое вещество), паращитовидные железы. В отличие от внутренней секреции, внешняя секреция осуществляется экзокринными железами через выводные протоки во внешнюю среду. В некоторых органах одновременно присутствуют оба типа сек­ реции. Инкреторная функция осуществляется эндокринной тка­ нью, т.е. скоплением клеток с инкреторной функцией в органе, обладающем функциями, не связанными с продукцией гормонов. К органам со смешанным типом секреции относятся поджелудоч­ ная железа и половые железы. Одна и та ж е железа внутренней секреции может продуцировать неодинаковые по своему дейст­ вию гормоны. Так, например, щитовидная железа продуцирует тироксин и тирокальцитонин. В то ж е время продукция одних и тех ж е гормонов может осуществляться разными эндокринными железами. Например, половые гормоны продуцируются и поло­ выми железами, и надпочечниками.

Продукция биологически активных веществ — это функция не только желез внутренней секреции, но и других традиционно неэндокринных органов: почек, желудочно-кишечного тракта, сердца. Не все вещества, образующиеся специфическими клетка­ ми этих органов, удовлетворяют классическим критериям поня­ тия «гормоны». Поэтому наряду с термином «гормон» в послед­ нее время используются такж е понятия гормоноподобные и био­ логически активные вещества (БАВ), гормоны местного дейст ­ вия. Так, например, некоторые из них синтезируются так близко к своим органам-мишеням, что могут достигать их диффузией, не попадая в кровоток. Клетки, вырабатывающие такие вещества, называют паракринными. Трудность точного определения терми­ на «гормон» особенно хорошо видна на примере катехолами­ нов — адреналина и норадреналина. Когда рассматривается их выработка в мозговом веществе надпочечников, их обычно назы ­ вают гормонами, если речь идет об их образовании и выделении симпатическими окончаниями, их называю т медиаторами.

Регуляторные гипоталамические гормоны — группа нейро­

Глава 5. Железы внутренней секреции

113

пептидов, включая недавно открытые энкефалины и эндорфины, действуют не только как гормоны, но и выполняют своеобразную медиаторную функцию . Некоторые из регуляторных гипоталамических пептидов обнаружены не только в нейронах головного мозга, но и в особых клетках других органов, например киш ечни­ ка: это вещество Р, нейротензин, соматостатин, холецистокинин и др. Клетки, вырабатывающие эти пептиды, образуют согласно современным представлениям диффузную нейроэндокринную систему, состоящую из разбросанных по разным органам и тка­ ням клеток. Клетки этой системы характеризуются высоким со­ держанием аминов, способностью к захвату предшественников аминов и наличием декарбоксилазы аминов. Отсюда название си­ стемы по первым буквам английских слов Amine Precursors Uptake and Decarboxylating system — APUD-система — система захвата предшественников аминов и их декарбоксилирования. Поэтому правомерно говорить не только об эндокринных железах, но и об эндокринной системе, которая объединяет все железы, ткани и клетки организма, выделяющие во внутреннюю среду специфи­ ческие регуляторные вещества.

Химическая природа гормонов и биологически активных ве­ ществ различна. От сложности строения гормона зависит продол­ жительность его биологического действия, например, от долей се­ кунды у медиаторов и пептидов до часов и суток у стероидных гормонов и йодтиронипов. Анализ химической структуры и ф и ­ зико-химических свойств гормонов помогает понять механизмы их действия, разрабатывать методы их определения в биологиче­ ских жидкостях и осуществлять их сиитез.

Классификация гормонов и БАВ по химической структуре: 1. Производные аминокислот:

производные тирозина: тироксин, трийодтиронин, дофамин, Ад­ реналин, норадреналин; производные триптофана: мелатонин, серотонин; производные гистидина: гистамин.

2. Белково-пептидные гормоны:

полипептиды: глюкагон, кортикотропин, меланотропин, вазопрессин, окситоцин, пептидные гормоны желудка и кишечника; простые белки (протеины): инсулин, соматотропин, пролактин, паратгормон, кальцитонин; сложные белки (гликопротеиды): тиреотропин, фоллитропин, лютрогшн.

3. Стероидные гормоны:

кортикостероиды (альдостерон, кортизол, кортикостерон); половые гормоны: андрогены (тестостерон), эстрогены и прсуостерон.

4. Производные жирных кислот:

арахидоновая кислота и ее производные: простагландинм: простациклины, тромбоксаны, лейкотриены.

114	Глава 5. Железы внутренней секреции

Несмотря на то, что гормоны имеют разное химическое стро­ ение, для них характерны некоторые общие биологические свой­ ства.

Общие свойства гормонов: 1. Строгая специфичность (тропность) физиологического действия.

2.Высокая биологическая активность: гормоны оказывают свое физиологическое действие в чрезвычайно малых дозах.

3.Дистантный характер действия: клетки-мишени располага­ ются обычно далеко от места образования гормона.

4.М ногие гормоны (стероидные и производные аминокис­ лот) не имеют видовой специфичности.

5.Генерализованность действия.

6. Пролонгированность действия.

Установлены четыре основных типа физиологического дейст­ вия на организм: кинетическое, или пусковое, вызывающ ее опре­ деленную деятельность исполнительных органов; метаболичес­ кое (изменения обмена веществ); морфогенетическое (диффе­ ренциация тканей и органов, действие на рост, стимуляция ф ор ­ мообразовательного процесса); корригирующее (изменение ин­ тенсивности функций органов и тканей).

Гормональный эф ф ект опосредован следующими основными этапами: синтезом и поступлением в кровь, формами транспорта, клеточными механизмами действия гормонов. От места секреции гормоны доставляются к органам-мишеням циркулирующими жидкостями: кровью, лимфой. В крови гормоны циркулируют в нескольких формах: 1 ) в свободном состоянии; 2 ) в комплексе со специфическими белками плазмы крови; 3) в форме неспециф и­ ческого комплекса с плазменными белками; 4) в адсорбирован­ ном состоянии на форменных элементах крови. В состоянии по­ коя 80% приходится на комплекс со специфическими белками. Биологическая активность определяется содержанием свободных форм гормонов. Связанные формы гормонов являются как бы де­ по, физиологическим резервом, из которого гормоны переходят в активную свободную форму по мере необходимости.

Обязательным условием для проявления эффектов гормона является его взаимодействие с рецепторами. Гормональные ре­ цепторы представляют собой особые белки клетки, для которых характерны: 1) высокое сродство к гормону; 2 ) высокая избира­ тельность; 3) ограниченная связывающая емкость; 4) специфич­ ность локализации рецепторов в тканях. На одной и той же мемб­ ране клетки могут располагаться десятки разных типов рецепто­ ров. Количество функционально активных рецепторов может из­ меняться при различных состояниях и в патологии. Так, например, при беременности в миометрии исчезают М -холинорецепторы, но возрастает количество окситоциновых рецепторов. При некото­ рых формах сахарного диабета имеет место функциональная не­