Основные принципы регуляции физиологических функций в организме

Вернемся к схеме работы функциональной системы. Центральная нервная система (ЦНС) управляет через нервную систему (НС) и через гуморально-гормональную регуляцию исполнительными органами.

Эти два способа управления одними и теми же механизмами дополняют друг друга и обеспечивают надежность работы организма. Вместе они образуют единую систему – нейро-гуморально-гормональную регуляцию.

4.1. Нервная система.

Вся ЦНС и периферическая НС по своим морфофункциональным особенностям подразделяется на два больших отдела:

1. Соматический (“телесный”).

2. Вегетативный (“растительный”).

Отличия:

1. Различие по функциям, выполняемым в организме. Соматическая управляет всеми видами движения: передвижение тела в пространстве, поддержание позы, управление голосовыми связками. Вегетативная НС регулирует питание, рост, работу всех внутренних органов;

2. Соматическая нервная система поддается волевому управлению. Волевое управление – сознательное включение регуляции. Вегетативная НС – автономная, т. е. волевому управлению не поддается. Основной принцип регуляции ВНС – рефлекторный.

В свою очередь ВНС делится на два отдела:

Симпатическая НС оказывает мобилизующее действие, способствует интенсивной деятельности. Парасимпатическая НС способствует восстановлению измененной функции.

Функции этих двух отделов ВНС называют антагонистическими (т.е. противоположными). Например, при воздействии на симпатический нерв, подходящий к сердцу, работа сердца усиливается, при воздействии на парасимпатический – замедляется.

Но полного антагонизма нет, есть взаимодействие. Например, сильное, но медленное срдцебиение – работа симпатического и парасимпатического отделов.

Еще пример. Симпатический отдел при стрессе усиливает работу сердца, но снижает секрецию желудка. Парасимпатический отдел «восстанавливает» организм после стресса.

Ночью преобладает работа парасимпатического отдела.

Симпатический и парасимпатический отделы имеют одну структурную особенность – нейроны, управляющие мускулатурой внутренних органов и железами, лежат за пределами ЦНС, образуя небольшие скопления клеток – ганглии. Таким образом, в ВНС есть дополнительное звено между спинным мозгом и эффектором (рабочим органом).

Связь между ганглиями и спинным мозгом называют преганглионарными волокнами. Медиатор, используемый для передачи импульсов от спинного мозга к нейронам ганглиев – ацтилхолин.

Аксоны, идущие от нейронов ганглиев к органам-мишеням – постганглионарные волокна.

Гуморально-гормональная регуляция

Первый зародившийся в процессе эволюции тип регуляции (в растениях).

От humor – жидкость.

Гуморально-гормональная регуляция – регуляция, осуществляемая за счет различных биологически активных веществ, которые имеются постоянно в крови или выделяются в кровь. Эти вещества способны изменять функцию или структуру различных органов и тканей.

К таким веществам относятся:

1. Гормоны (от греческого hormaino – приводить в движение, побуждать). Гормоны – это вещества, которые вырабатываются клетками желез внутренней секреции и выводятся во внутреннюю среду организма – межклеточную жидкость, лимфу, кровь. (Железы внутренней секреции – щитовидная железа, надпочечник, поджелудочная железа, паращитовидная железа, половые железы).

Управляет работой желез внутренней секреции гипофиз – «король» всех желез. Он находится у основания черепа головного мозга. А гипофизом управляет гипоталамус – высший центр вегетативной регуляции. Гипофиз и гипоталамус образуют гипофизо-гипоталярную систему.

Гормоны могут быть белкового и стероидного (продукты холестиринового обмена – жиры) происхождения.

Для каждого гормона есть свой ингибитор – вещество, разрушающее гормон.

Гормоны имеют ряд общих свойств:

1) Высокая степень биологической активности. Например, 1 г адреналина может изменить работу сердец у 10 млн. лягушек; 1 г инсулина может изменить уровень сахара в крови у 375 тыс. кроликов.

2) Высокая специфичность. Все гормоны имеют свои специфические клетки-«мишени», т. е. клетки, чувствительные к данным гормонам; но есть гормоны, которые воздействуют на все клетки. Т. о. эта специфичность может быть однонаправленной или многонаправленной (изменение одной или нескольких функций.) Например, гормон роста отвечает только за рост организма, а адреналин – полифункционален.

3) Видовая неспецифичность. Например, инсулин собаки, кошки, свиньи, человека и т.д. одинаков. Исключение составляют половые гормоны.

4) Все гормоны обладают избыточностью. Их выделяется значительно больше, чем необходимо для регуляции той или иной функции.

2. Регуляторные пептиды. (Более мелкие белки. Белки состоят из аминокислот, в пептидах АК может быть от 2 до 20 – это число незначительно). Регуляторные пептиды могут вырабатываться во всех тканях органов. Активность пептидов на несколько порядков выше, чем у гормонов. Содержание их в организме очень незначительно.

Например, ангиотензин II – мощное сосудосужающее средство, приводит к развитию гипертонии (постоянно повышенному давлению), усиленно вырабатывается при заболевании почек. Существует пептид боли. Выделяется организмом для усиления боли.

3. Различные ионы Н⁺, К⁺, Са²⁺, Мg⁺, Na⁺.

4. Продукты метаболизма. Например СО₂ является регулятором дыхания. Из клеток поступает в кровь и далее через легкие в воздух.

Отличия регуляций с помощью НС и ГГР:

а) Различные скорость включения и продолжительность регулирующего воздействия.

НС быстро включает и быстро выключает исполнительный механизм. ГГР медленно включается и может долго длится. Например, рост организма продолжается до 25 лет (гормон роста вырабатывается гипофизом), а для регуляции работы сердца НС требуются доли секунды.

б) Различная локализованность эффекта. НС имеет строго локализованный характер регулирующего воздействия, ГГР оказывает более широкое воздействие. Например, когда НС регулирует работу сердца, другие органы не затрагиваются. При ГГР выработанный щитовидной железой гормон тироксин усиливает окислительные процессы всех клеток.

в) Различная надежность путей. ГГР более надежна. Повреждение плечевого нерва приводит к тому, что вся рука не работает, а нарушение работы трети железы не исключает дальнейшей регуляции.

г) Различные энергозатраты. ГГР работает с избытком. При ГГР вырабатывается и выбрасывается в кровь на порядок больше, чем нужно биологически активных веществ, т. к. большая их часть гибнет по пути (под действием ингибитора). Кроме того, дополнительная энергия тратится на транспортировку гормонов из органа, где они вырабатывается. С точки зрения энергии НС более экономична.