Основы_физиологии_человека_2001_Агаджанян_НИ

Глава 5. Железы внутренней секреции

135

ние беременности. Наиболее изучен хорионический гонадотро­ пин. По своим физиологическим свойствам он близок к гонадо­ тропинам гипофиза. Гормон оказывает эф ф ект на процессы дифференцировки и развитие плода, а также на метаболизм матери: задерживает воду и соли, стимулирует секрецию антидиуретического гормона и сам обладает антидиуретическим действием, сти­ мулирует механизмы иммунитета. Из-за тесной функциональной связи плаценты с плодом принято говорить о «фетоплацентар­ ном комплексе» или «фетоплацентарной системе». Например, синтез эстриола в плаценте идет из предшественника дегидроэпиандростерона, который образуется в надпочечниках плода.

Эпифиз

Эпифиз (верхний мозговой придаток, пинеальная железа, шишковидная железа) является железой нейроглиального проис­ хождения. Вырабатывает в первую очередь серотонин и мелато­ нин, а такж е норадреналин, гистамин. В эпифизе обнаружены пептидные гормоны и биогенные амины, что позволяет отнести его клетки (пинеалоциты) к клеткам АПУД-системы. Так, напри­ мер, в нем вырабатываются аргинин-вазотоцин (стимулирует се­ крецию пролактина); эпифиз-гормон, или фактор «Милку»; эпиталамин — суммарный пептидный комплекс и др. Основной функцией эпифиза является регуляция циркадных (суточных) биологических ритмов, эндокринных функций и метаболизма и приспособление организма к меняющимся условиям освещ енно­ сти. Избыток света тормозит превращ ение серотонина в мелато­ нин и другие метоксииндолы и способствует накоплению серото­ нина и его метаболитов. В темноте, напротив, усиливается синтез мелатонина. Этот процесс идет под влиянием ферментов, актив­ ность которых такж е зависит от освещенности. Учитывая, что эпифиз регулирует целый ряд важных реакций организма, а в связи со сменой освещенности эта регуляция циклична, можно считать его регулятором «биологических часов» в организме.

Влияние эпифиза на эндокринную систему носит в основном ингибиторный характер. Доказано действие его гормонов на сис­ тему гипоталамус-гипофиз-гонады. Мелатонин угнетает секре­ цию гонадотропинов как на уровне секреции либеринов гипота­ ламуса, так и на уровне аденогипофиза. Мелатонин определяет ритмичность гонадотропных эффектов, в том числе продолжи­ тельность менструального цикла у женщин. Гормоны гипофиза угнетают биоэлектрическую активность мозга и нервно-психиче- скую деятельность, оказывая снотворный, анальгезирующий и седативный эффект. В эксперименте экстракты эпифиза вызыва­ ют инсулиноподобный (гипогликемический), паратиреоподобный (гиперкальциемический) и диуретический эффекты.

136	Глава 5. Железы внутренней секреции

Тимус

Тимус, или вилочковая железа — парный орган, расположен­ ный в верхнем средостении. После 30 лет подвергается возраст­ ной инволюции. В вилочковой железе наряду с образованием из стволовых клеток костного мозга Т-лимфоцитов продуцируются гормональные факторы — тимозин и тимопоэтин. Гормоны обеспечивают дифференцировку Т-лимфоцитов и играют опреде­ ленную роль в клеточных иммунных реакциях. Имеются также сведения, что гормоны обеспечивают синтез клеточных рецепто­ ров к медиаторам и гормонам, например, рецепторов ацетилхоли­ на на постсинаптических мембранах нервно-мышечных синапсов.

Эндокринной активностью обладают также и другие органы. Почки синтезируют и секретируют в кровь ренин, эритропоэтин. В предсердиях продуцируется натрийуретический гормон,

или атриопептид. Клетки слизистой оболочки желудка и двенад­ цатиперстной кишки секретируют большое количество пептид­ ных соединений, значительная часть которых выявляется такж е в мозге: секретин, гастрин, холецистокинин-панкреозимин, гаст ­ роингибирующий пептид, бомбезин, мотилин, соматостатин, нейротензин, панкреатический полипептид и др. Более подробно об этих веществах изложено в соответствующих разделах учеб­ ника.

Гормональные средства, используемые в

фармакологические целях

Многие гормоны применяются в медицинской практике в ка­ честве средств заместительной терапии при гипофункции соот­ ветствующих желез внутренней секреции, а такж е при лечении некоторых патологических процессов. Гормоны, не имеющие ви­ довой специфичности, используются в виде экстрактов, выделен­ ных из организма животных. Установление химической структу­ ры эндогенных гормонов позволило осуществлять направленный синтез как самих гормонов, так и их активных аналогов и анти­ гормонов. Гормоны, полученные синтетическим путем, а также

их аналоги обладают более избирательным действием, оказывают свои влияния в меньших дозах, а значит, вызывают меньше по­ бочных, нежелательных эффектов.

Так, например, из задней доли гипофиза крупного рогатого скота и свиней получают гормональный препарат л итуитрин, об­ ладающий окситоциновой (маточной), вазопрессорной и антидиуретической активностью. Полученный синтетическим путем ок­ ситоцин обладает более избирательным действием на матку и применяется для вызывания и стимуляции родовой деятельности. Препарат задней доли гипофиза адиурекрин, основным действу­

Глава 5. Железы внутренней секреции

137

ющим веществом которого является вазопрессин, используют для лечения несахарного диабета. Из передней доли гипофиза по­ лучают кортикотропин (назначают при гипофунции коры надпо­ чечников), лактин, обладающий активностью пролактина (стиму­ лирует лактацию в послеродовом периоде). Для ускорения роста используют фармакологические препараты соматотропин и со- матолиберин человека, так как эти гормоны обладают видовой специфичностью. В качестве лекарственных средств, обладаю­ щих активностью ФСГ, применяют гонадотропин менопаузный, получаемый из мочи женщин, находящихся в менопаузе, а с ак­ тивностью ЛГ — гонадотропин хорионический, выделяемый из мочи беременных женщин.

При гипотиреозе применяют гормональный препарат из щи­ товидных желез убойного скота тиреоидин (тироксин и трийодтиронин) и синтетический препарат трийодтиронин. Для лече­ ния сахарного диабета используют инсулин из поджелудочной железы свиней и человека. При недостаточной функции яични­ ков применяют эстрон (фолликулин), выделенный из мочи бере­ менных женщ ин и животных. Синтетический гормон прогесте­ рон назначают при бесплодии и невынашивании беременности. Способность прогестинов блокировать высвобождение рили- зинг-факторов гипоталамуса, угнетать секрецию гипофизом го­ надотропных гормонов и тормозить овуляцию явилась основани­ ем для использования прогестинов в качестве контрацептивных средств. Контрацептивное действие усиливается при сочетанном применении прогестинов с эстрогенами. При нарушении поло­ вой функции у мужчин применяют синтетический гормон т ес­ тостерон или синтетический аналог метилтестостерон.

Наиболее ш ирокое применение в медицинской практике имеют гормоны коры надпочечников — кортикостероиды, полу­ чаемые в настоящее время синтетическим путем: минералокортикоид — дезоксикортикостерона ацетат и глюкокортикои­ ды — кортизон, гидрокортизон. Более активными, чем природ­ ные глю кокортикоиды, являю тся их синтетические аналоги

(преднизон, преднизолон, дексаметазон). Они используются не только при гипофункции коры надпочечников, но и как противо­ воспалительные, противоаллергические средства, в качестве им­ мунодепрессантов при трансплантации органов и тканей для тор ­ можения реакции отторжения. Введение этих веществ в большом количестве может вызвать описанные выше эффекты глюкокортикоидов, но в более выраженной форме, и явиться побочным действием этих веществ. Так, надо учитывать, что, подавляя вос­ палительные процессы, глюкокортикоиды одновременно ослаб­ ляют защитные иммунные реакции организма. Нежелательным побочным действием является такж е торможение образования рубца при заживлении язвы желудка или других внутренних по­

138	Глава 5. Железы внутренней секреции

вреждений тканей. Так как глюкокортикоиды стимулируют сек­ рецию соляной кислоты, их не следует назначать больным с язвой желудка. Разруш ение белкового матрикса костей может привес­ ти к патологическому состоянию — остеопорозу. При длительном лечении глкжокортикоидами может развиться преддиабетическое состояние вплоть до сахарного диабета (стероидный диабет), так как эти вещества являются антагонистами инсулина. Знание биоритмов выделения гормонов необходимо учитывать в клини­ ческой практике при распределении суточной дозы гормонов. Кроме того, при длительном лечении кортикоидными гормонами необходимо помнить, что эти лекарства нельзя резко отменять, так как при длительном лечении экзогенными кортикоидами тор­ мозится выработка АКТГ аденогипофизом по механизму отрица­ тельной обратной связи. В этих условиях ослабляется или даже полностью прекращ ается выработка корой надпочечников собст­ венных эндогенных кортикоидов. Если резко прекратить введе­ ние экзогенных кортикоидов, развивается острая надпочечнико­ вая недостаточноть, которая может привести к летальному исхо­ ду. Это патологическое состояние получило название «синдром отмены». Для предотвращения атрофии надпочечников надо од­ новременно назначать кортикотропин.

139

ГЛ АВА 6

ФИЗИОЛОГИЯ КРОВИ

Кровь, лимфа, тканевая, спинномозговая, плевральная, сустав­ ная и другие жидкости образуют внутреннюю среду организма. Внутренняя среда отличается относительным постоянством своего состава и физико-химических свойств, что создает оптимальные условия для нормальной жизнедеятельности клеток организма.

Впервые положение о постоянстве внутренней среды орга­ низма сформулировал более 100 лет тому назад физиолог Ююд Бернар. Он пришел к заключению, что «постоянство внутренней среды организма есть условие независимого существования», т.е. жизни, свободной от резких колебаний внешней среды. В 1929 г. Уолтер Кэннон ввел термин гомеостаз.

Внастоящее время под гомеостазом понимают как динамиче­ ское постоянство внутренней среды организма, так и регулирую­ щие механизмы, которые обеспечивают это состояние. Главная роль в поддержании гомеостаза принадлежит крови.

В1939 г. Г.Ф. Ланг создал представление о системе крови, в

которую он включил периферическую кровь, циркулирующую по сосудам, органы кроветворения и кроверазрушения, а также регулирующий нейрогуморальный аппарат.

Основные функции крови

Кровь, циркулирующая в сосудах, выполняет перечисленные ниже функции.

Транспортная — перенос различных веществ: кислорода, уг­ лекислого газа, питательных веществ, гормонов, медиаторов, электролитов, ферментов и др.

Дыхательная (разновидность транспортной функции) — пе­ ренос кислорода от легких к тканям организма, углекислого га­ за — от клеток к легким.

Трофическая (разновидность транспортной функции) — пе­ ренос основных питательных веществ от органов пищеварения к тканям организма.

Экскреторная (разновидность транспортной функции) — транспорт конечных продуктов обмена веществ (мочевины, моче­

140 Глава 6. Физиология крови

вой кислоты и др.), избытка воды, органических и минеральных веществ к органам их выделения (почки, потовые железы, легкие, кишечник).

Терморегуляторная — перенос тепла от более нагретых орга­ нов к менее нагретым.

Защ итная — осуществление неспецифического и специфи­ ческого иммунитета; свертывание крови предохраняет от кровопотери при травмах.

Регуляторная (гуморальная) — доставка гормонов, пептидов, ионов и других физиологически активных веществ от мест их синтеза к клеткам организма, что позволяет осуществлять регуля­ цию многих физиологических функций.

Гомеостатическая — поддержание постоянства внутренней среды организма (кислотно-основного равновесия, водно-элект­ ролитного баланса и др.).

Объем и физико-химические свойства крови

Объем крови — общее количество крови в организме взросло­ го человека составляет в среднем 6 —8% от массы тела, что соот­ ветствует 5 —6 л. Повышение общего объема крови называю т гиперволемией, уменьшение — гиповолемией.

Относительная плотность крови — 1.050—1.060 зависит в основном от количества эритроцитов. Относительная плотность плазмы крови — 1.025—1.034, определяется концентрацией бел­ ков.

Вязкость крови — 5 усл.ед., плазмы — 1,7 —2,2 усл.ед., если вязкость воды принять за 1. Обусловлена наличием в крови эрит­ роцитов и в меньшей степени белков плазмы.

Осмотическое давление крови — сила, с которой раствори­ тель переходит через полунепроницаемую мембрану из менее в более концентрированный раствор. Осмотическое давление кро­ ви вычисляют криоскопическим методом путем определения

точки замерзания крови (депрессии), которая для нее равна 0,56 — 0,58°С. Осмотическое давление крови в среднем составля­ ет 7,6 атм. Оно обусловлено растворенными в ней осмотически активными веществами, главным образом неорганическими эле­ ктролитами, в значительно меньшей степени — белками. Около 60% осмотического давления создается солями натрия (NaCl).

О смотическое давление определяет распределение воды между тканями и клетками. Функции клеток организма могут осуществляться лишь при относительной стабильности осмотиче­ ского давления. Если эритроциты поместить в солевой раствор, имеющий осмотическое давление, одинаковое с кровью, они не изменяют свой объем. Такой раствор называют изотоническим, или физиологическим. Это может быть 0,85% раствор хлористого

Глава 6. Физиология крови

141

натрия. В растворе, осмотическое давление которого выше осмо­ тического давления крови, эритроциты сморщиваются, так как вода выходит из них в раствор. В растворе с более низким осмоти­ ческим давлением, чем давление крови, эритроциты набухают в результате перехода воды из раствора в клетку. Растворы с более высоким осмотическим давлением, чем давление крови, называ­ ются гипертоническими, а имеющие более низкое давление — ги­ потоническими.

Онкотическое давление крови — часть осмотического давле­ ния, создаваемого белками плазмы. Оно равно 0,03 —0,04 атм, или 25 —30 мм рт.ст. Онкотическое давление в основном обусловлено альбуминами. Вследствие малых размеров и высокой гидрофиль­ ное™ они обладают выраженной способностью притягивать к се­ бе воду, за счет чего она удерживается в сосудистом русле. При снижении онкотического давления крови происходит выход воды из сосудов в интерстициальное пространство, что приводит к оте­ ку тканей.

Кислотно-основное состояние крови (КОС). Активная реак­ ция крови обусловлена соотношением водородных и гидроксиль­ ных ионов. Для определения активной реакции крови использу­ ют водородный показатель pH — концентрацию водородных ио­ нов, которая выражается отрицательным десятичным логариф ­ мом молярной концентрации ионов водорода. В норме pH — 7,36 (реакция слабоосновная); артериальной крови — 7,4; веноз­ ной — 7,35. При различных физиологических состояниях pH крови может изменяться от 7,3 до 7,5. Активная реакция крови является жесткой константой, обеспечивающей ферментатив­ ную деятельность. Крайние пределы pH крови, совместимые с жизнью, равны 7,0 —7,8. Сдвиг реакции в кислую сторону назы ­ вается ацидозом, который обусловливается увеличением в крови водородных ионов. Сдвиг реакции крови в щелочную сторону называется алкалозом. Это связано с увеличением концентрации гидроксильных ионов ОН - и уменьшением концентрации водо­ родных ионов.

В организме человека всегда имеются условия для сдвига ак ­ тивной реакции крови в сторону ацидоза или алкалоза, которые могут привести к изменению pH крови. В клетках тканей посто­ янно образуются кислые продукты. Накоплению кислых соеди­ нений способствует потребление белковой пищи. Напротив, при усиленном потреблении растительной пищи в кровь поступают основания. Поддержание постоянства pH крови является важной физиологической задачей и обеспечивается буферными система­ ми крови. К буферным системам крови относятся гемоглобиновая, карбонатная, фосфатная и белковая.

Буферны е системы нейтрализую т значительную часть по­ ступающих в кровь кислот и щелочей, тем самым препятствуя

142	Глава 6. Физиология крови

сдвигу активной реакции крови. В организме в процессе мета­ болизма в большей степени образуется кислых продуктов. П о­ этому запасы щелочных вещ еств в крови во много раз превы ­ шают запасы кислых. Их рассматриваю т как щелочной резерв крови.

Гемоглобиновая буферная система на 75% обеспечивает бу­ ферную емкость крови. Оксигемоглобин является более сильной кислотой, чем восстановленный гемоглобин. Оксигемоглобин обычно бывает в виде калиевой соли. В капиллярах тканей в кровь поступает большое количество кислых продуктов распада. Одно­ временно в тканевых капиллярах при диссоциации оксигемоглобина происходит отдача кислорода и появление большого количе­ ства щелочно реагирующих солей гемоглобина. Последние взаи­ модействуют с кислыми продуктами распада, например угольной кислотой. В результате образуются бикарбонаты и восстановлен­ ный гемоглобин. В легочных капиллярах гемоглобин, отдавая ио­ ны водорода, присоединяет кислород и становится сильной кис­ лотой, которая связывает ионы калия. Ионы водорода использу­ ются для образования угольной кислоты, в дальнейшем выделяю­ щейся из легких в виде Н20 и С 0 2.

Карбонатная буферная система по своей мощности занима­ ет второе место. Она представлена угольной кислотой (Н2СОэ) и бикарбонатом натрия или калия (N aH C 03, КНСОэ) в пропорции 1/20. Если в кровь поступает кислота, более сильная, чем уголь­ ная, то в реакцию вступает, например, бикарбонат натрия. О бра­ зуются нейтральная соль и слабодиссоциированная угольная кис­ лота. Угольная кислота под действием карбоангидразы эритроци­ тов распадается на Н20 и С 0 2, последний выделяется легкими в окружающую среду. Если в кровь поступает основание, то в реак­ цию вступает угольная кислота, образуя гидрокарбонат натрия и воду. Избыток бикарбоната натрия удаляется через почки. Бикарбонатный буфер широко используется для коррекции нарушений кислотно-основного состояния организма.

Фосфатная буферная система состоит из натрия дигидрофо­ сфата (NaH2P 0 4) и натрия гидрофосфата (Na2H P 0 4). Первое со­ единение обладает свойствами слабой кислоты и взаимодейству­ ет с поступившими в кровь щелочными продуктами. Второе со­ единение имеет свойства слабой щелочи и вступает в реакцию с более сильными кислотами.

Белковая буферная система осуществляет роль нейтрализа­ ции кислот и щелочей благодаря амфотерным свойствам: в кис­ лой среде белки плазмы ведут себя как основания, в основной — как кислоты.

Буферные системы имеются и в тканях, что способствует поддержанию pH тканей на относительно постоянном уровне. Главными буферами тканей являются белки и фосфаты.

Глава 6. Физиология крови

143

Поддержание pH осуществляется такж е с помощью легких и почек. Через легкие удаляется избыток углекислоты. Почки при ацидозе выделяют больше кислого одноосновного фосфата на­ трия, а при алкалозе — больше щелочных солей: двухосновного фосфата натрия и бикарбоната натрия.

Состав крови

Кровь состоит из жидкой части плазмы и взвешенных в ней форменных элементов: эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. На долю форменных элементов приходится 40 —45%, на долю плазмы — 55 —60% от объема крови. Это соотношение получило название гематокритного соотношения, или гематокритного числа. Часто под гематокритным числом понимают только объем крови, приходящийся на долю форменных элементов.

Плазма крови

В состав плазмы крови входят вода (90 —92%) и сухой остаток (8 —10%). Сухой остаток состоит из органических и неорганичес­ ких веществ. К органическим веществам плазмы крови относятся белки, которые составляют 7 — 8%. Белки представлены альбуми­ нами (4,5%), глобулинами (2 —3,5%) и фибриногеном (0,2 —0,4%).

Белки плазмы крови выполняют разнообразные функции: 1 ) коллоидно-осмотический и водный гомеостаз; 2 ) обеспечение агрегатного состояния крови; 3) кислотно-основной гомеостаз; 4) иммунный гомеостаз; 5) транспортная функция; 6) питательная функция; 7) участие в свертывании крови.

Альбумины составляют около 60% всех белков плазмы. Благо­ даря относительно небольшой молекулярной массе (70000) и вы­ сокой концентрации альбумины создают 80% онкотического дав­ ления. Альбумины осуществляют питательную функцию, являют­ ся резервом аминокислот для синтеза белков. Их транспортная функция заключается в переносе холестерина, жирных кислот, билирубина, солей желчных кислот, солей тяжелых металлов, ле­ карственных препаратов (антибиотиков, сульфаниламидов). Аль­ бумины синтезируются в печени.

Глобулины подразделяются на несколько фракций: а-, р- и у- глобулины.

а-Глобулины включают гликопротеины, т.е. белки, простетической группой которых являются углеводы. Около 60% всей глю­ козы плазмы циркулирует в составе гликопротеинов. Эта группа белков транспортирует гормоны, витамины, микроэлементы, ли­ пиды. К а-глобулинам относятся эритропоэтин, плазминоген, протромбин.

р-Глобулины участвуют в транспорте фосфолипидов, холес­ терина, стероидных гормонов, катионов металлов. К этой ф рак­

144 Глава 6. Физиология крови

ции относится белок трансферрин, обеспечивающий транспорт железа, а также многие факторы свертывания крови.

у-Глобулины включают в себя различные антитела или имму­ ноглобулины 5 классов: Jg A, Jg G, Jg М, Jg D и Jg Е, защищающие организм от вирусов и бактерий. К у-глобулинам относятся такж е а и р — агглютинины крови, определяющие ее групповую при­ надлежность.

Глобулины образуются в печени, костном мозге, селезенке, лимфатических узлах.

Фибриноген — первый фактор свертывания крови. Под воз­ действием тромбина переходит в нерастворимую форму — ф иб­ рин, обеспечивая образование сгустка крови. Фибриноген обра­ зуется в печени.

Белки и липопротеиды способны связывать поступающие в кровь лекарственные вещества. В связанном состоянии лекарства неактивны и образуют как бы депо. При уменьшении концентра­ ции лекарственного препарата в сыворотке он отщепляется от белков и становится активным. Это надо иметь в виду, когда на фоне введения одних лекарственных веществ назначаются дру­ гие фармакологические средства. Введенные новые лекарствен­ ные вещ ества могут вытеснить из связанного состояния с белка­ ми ранее принятые лекарства, что приведет к повышению кон­ центрации их активной формы.

К органическим веществам плазмы крови относятся такж е небелковые азотсодержащ ие соединения (аминокислоты, поли­ пептиды, мочевина, мочевая кислота, креатинин, аммиак). Общее количество небелкового азота в плазме, гак называемого оста­ точного азота, составляет 11 —15 ммоль/л (30 —40 мг%). Содер­ жание остаточного азота в крови резко возрастает при наруш е­ нии функции почек.

Вплазме крови содержатся такж е безазотистые органичес­ кие вещества: глюкоза 4,4 —6,6 ммоль/л (80—120 мг%), нейтраль­ ные жиры, липиды, ферменты, расщепляющие гликоген, жиры и белки, проферменты и ферменты, участвующие в процессах свертывания крови и фибринолиза.

Неорганические вещества плазмы крови составляют 0,9 —1%.

Кэтим веществам относятся в основном катионы N a+, Са2+, К +, Мд2+ и анионы С1_, Н Р 0 42-, Н С 0 3~. Содержание катионов являет­ ся более жесткой величиной, чем содержание анионов. Ионы обеспечивают нормальную функцию всех клеток организма, в том числе клеток возбудимых тканей, обусловливают осмотичес­ кое давление, регулируют pH.

Вплазме постоянно присутствуют все витамины, микроэле­ менты, промежуточные продукты метаболизма (молочная и пиро-

виноградная кислоты).