Тема 1. Введение в курс. Организм как живая, открытая и саморегулирующаяся система.

1. Гуморальная регуляция функций в организме человека

1.1. Общая характеристика эндокринной системы.

Гуморальная регуляция осуществляется двумя способами: 1) системой желез внутренней секреции или эндокринными железами, а также системой эндокринных тканей других органов; 2) системой местной саморегуляции, т.е. действием на соседние клетки тканевых гормонов и продуктов клеточного метаболизма.

К эндокринным железам относят следующие железы: эпифиз, гипофиз, вилочковая железа, щитовидная железа, околощитовидная железа, надпочечники. Гормоны также вырабатываются группой клеток поджелудочной железы и половых желез, а также клетками таких органов, как почки, сердце, плацента, пищеварительный тракт.

Общими свойствами желез внутренней секреции являются:

1. Отсутствие внешних протоков в отличие от желез внешней секреции, имеющих протоки:

2. Продуцируемые эндокринными железами гормоны всасываются непосредственно в кровь, проходящую через железу:

3. Эндокринные железы имеют сравнительно небольшие размеры и вес;

4. Действие гормонов на клетки и ткани оказывается в малых количествах;

5. Гормоны вызывают специфически функциональные изменения в организме;

6. Избирательное действие гормонов на определенные ткани и клетки-мишени, имеющие специальные рецепторы на поверхности клеточной мембраны или в плазме, с которыми связываются гормоны;

7. Быстрое разрушение гормонов в организме.

Нарушение деятельности эндокринных желез могут проявляться в их чрезмерной активности – гиперфункции или ослаблении активности – гипофункции, что приводит к снижению работоспособности, различным патологиям и даже смерти.

По химической структуре выделяют 3 группы гормонов:

1. Стероидные гормоны – половые гормоны и кортикостероидные гормоны надпочечников;

2. Производные аминокислот – гормоны мозгового вещества надпочечников (адреналин, норадреналин), щитовидной железы;

3. Пептидные гормоны – гормоны гипофиза, поджелудочной железы, околощитовидных желез, а также гипоталамические нейропептиды.

Функции гормонов заключаются в изменении обмена веществ в тканях, активации генетического аппарата, регулирующего рост и формообразование

различных органов тела, запуск различных функций, изменение текущей активности различных органов.

2. Функции желез внутренней секреции

Функции гипофиза. Гипофиз состоит из трех долей: 1) передняя доля или аденогипофиз, 2) промежуточная доля и 3) задняя доля или нейрогипофиз.

В а д е н о г и п о ф и з е вырабатываются тропные гормоны, регулирующие функции периферических желез, и эффекторные гормоны, непосредственно действующие на клетки-мишени. К тропным гормонам относят следующие:

• кортикотропин (адренокортикотропный гормон – АКТГ) влияет на функции коркового слоя надпочечников, особенно на образование глюкокортикоидов; кроме того, он вызывает расщепление жиров в жировой ткани, увеличивает секрецию инсулина и соматотропина; стимулирует выделение кортикотропина различные стрессовые раздражители – сильная боль, холод, значительные физические нагрузки, психоэмоциональное напряжение: способствуя усилению белкового, жирового и углеводного обмена в стрессовых ситуациях, он обеспечивает повышение сопротивляемости организма действию неблагоприятных факторов среды, т.е. является адаптивным гормоном;

• тиреотропин (тиреотропный гормон – ТТГ) увеличивает массу щитовидной железы, число активных клеток, способствует захвату йода, что в целом усиливает секрецию гормонов в щитовидной железе; в результате нарастает интенсивность всех видов обмена веществ, повышается температура тела; образование ТТГ увеличивается при понижении внешней температуры среды и тормозится травмами, болевыми ощущениями;

• гонадотропные гормоны (ГТГ – фоллитропин и лютропин) стимулируют образование и секрецию половых гормонов, а также функции яичников и семенников; содержание ГТГ в крови зависит от концентрации в крови мужских и женских половых гормонов, от рефлекторных влияний при половом акте, от различных факторов внешней среды, от нервно-психического напряжения.

К эффекторным гормонам аденогипофиза относятся:

• соматотропин (соматотропный гормон – СТГ) обеспечивает синтез белка в клетках, накопление РНК, усиливает транспорт из крови аминокислот в клетки, способствует усвоению азота, помогает утилизации жиров; выделение СТГ увеличивается во время сна, при физических нагрузках, травмах, особенно увеличивается

концентрация СТГ в крови у подростков в период полового созревания; гиперфункция гипофиза в раннем возрасте приводит к резкому увеличению длины тела (до 240-250 см) – гигантизму, а гипофункция – к задержке роста – карликовости; избыток СТГ во взрослом состоянии приводит к разрастанию еще не окостеневших окончательно частей скелета – удлинению пальцев рук и ног, кистей и стоп, уродливому росту носа, подбородка, а также к увеличению внутренних органов, такое заболевание называется акромегалия;

• пролактин регулирует рост молочных желез, синтез и секрецию молока, стимулирует инстинкт материнства, а также влияет на водно-солевой баланс в организме, эритропоэз, вызывает послеродовое ожирение и др. эффекты; его выделение рефлекторно активизируется актом сосания; в связи с тем, что пролактин поддерживает существование желтого тела и выработку им гормона прогестерона, он получил также название лютеотропного гормона.

В з а д н е й д о л е гипофиза (нейрогипофизе) происходит накопление и выделение в кровь гормонов вазопрессина и окситоцина, которые образуются в гипоталамусе:

• вазопрессин оказывает двоякий физиологический эффект в организме: 1) он вызывает сужение кровеносных сосудов и повышение артериального давления; 2) этот гормон увеличивает обратное всасывание воды в почечных канальцах, что вызывает повышение концентрации и уменьшение объема мочи, т.е. он действует в качестве антидиуретического гормона (АДГ); секреция АДГ стимулируется изменениями водно-солевого баланса, физическими нагрузками, эмоциональными стрессами; при употреблении алкоголя угнетается секреция вазопрессина, увеличивается выделение мочи и возникает обезвоживание организма; в случае резкого падения выработки этого гормона возникает несахарный диабет, проявляющийся в патологической потере воды организмом;

• окситоцин стимулирует сокращение матки при родах, выделение молока молочными железами; его секрецию усиливают импульсы от механорецепторов матки при её растяжении, а также влияния женского полового гормона эстрогена.

П р о м е ж у т о ч н а я д о л я гипофиза почти не развита у человека, имеется лишь небольшая группа клеток, секретирующих меланотропный гормон, вызывающий образование меланина – пигмента кожи и волос.

Функции щитовидной железы. В щитовидной железе имеются две группы клеток, образующих два основных вида гормонов. Одна группа клеток вырабатывает трийодтиронин (Т₃) и тироксин (Т₄), а другая – кальцитонин. Первые клетки захватывают из крови соединения йода, преобразуют их в атомарный йод и в комплексе с остатками аминокислоты тирозина синтезируют гормоны Т₃ и Т₄:

• трийодтиронин и тироксин, активизируя генетический аппарат клеточного ядра и митохондрии клеток, стимулируют все виды обмена веществ и энергетический обмен организма; усиливают поглощение

кислорода, увеличивают основной обмен в организме и повышают температуру тела; влияют на белковый, жировой и углеводный обмен, обеспечивают рост и развитие организма, усиливают эффективность симпатических воздействий на частоту сердечных сокращений, артериальное давление, потоотделение, повышают возбудимость ЦНС.

• кальцитонин вместе с гормонами околощитовидных желез участвует в регуляции содержания кальция в организме; он вызывает снижение концентрации кальция в крови и поглощение его костной тканью, что способствует образованию и росту костей.

При недостаточном поступлении в организм йода возникает резкое снижение функции щитовидной железы – гипотиреоз. В детском возрасте это приводит к развитию кретинизма – задержке роста, полового, физического и умственного развития, нарушениям пропорций тела и др. Дефицит гормонов щитовидной железы во взрослом состоянии вызывает слизистый отек тканей – миксидему. Он возникает в результате нарушения белкового обмена, повышающего онкотическое давление тканевой жидкости, и соответственно, вызывающего задержку воды в тканях. Недостаток йода в пище вызывает также разрастание щитовидной железы, которое называется эндемический зоб. В случае гипертиреоза (избыточного образования гормонов щитовидной железы) возникают токсические явления, вызывающие Базедову болезнь. Происходит разрастание щитовидной железы (зоб), повышается основной обмен, наблюдается потеря веса, пучеглазие, повышение возбудимости ЦНС и раздражительности.

Функции околощитовидных желез. У человека имеются четыре околощитовидные железы, прилегающие к задней поверхности щитовидной железы. Их продукт – паратирин или паратгормон – участвует в регуляции содержания кальция в организме. Он повышает концентрацию кальция в крови, усиливая его всасывание в кишечнике и выход из костей. Выработка гормона усиливается при недостаточном содержании кальция в крови и в результате симпатических влияний, а подавление секреции – при избытке кальция. Нарушение нормальной секреции приводит в случае гиперфункции околощитовидных желез к потере костной тканью кальция и фосфора (деминерализация костей) и деформации костей, а также к появлению камней в почках, падению возбудимости нервной и мышечной ткани, ухудшению процессов внимания и памяти. В случае гипофункции возникают резкое повышение возбудимости нервных центров, патологические судороги и смерть в результате тетанического сокращения дыхательных мышц.

Функции надпочечников. Надпочечники располагаются над почками и состоят из двух частей – коры надпочечников и мозгового вещества.

В коре надпочечников вырабатывается группа гормонов, называемых кортикоидами или кортикостероидами. Выделяют две группы кортикоидов:

• минералокортикоиды, представлены основным гормоном – альдостероном, который имеет большое значение в регуляции минерального обмена в организме; он способствует поддержанию на постоянном уровне натрия и калия в крови, лимфе и межтканевой жидкости; сохранение натрия в плазме крови приводит к задержке воды в организме и повышению артериального давления; нарушение соотношения натрия и калия в жидких средах приводит к нарушению функций нервной и мышечной тканей, т.е. нарушаются все процессы восприятия, переработки информации и управления поведением организма; нарушение секреции альдостерона может привести к гибели организма;

• глюкортикоиды (кортизол) обеспечивают синтез глюкозы, образование запасов гликогена в печени и мышцах, увеличение концентрации глюкозы в крови; угнетают синтез белков в печени и мышцах, увеличивают выход свободных аминокислот и стимулируют образование из них ферментов, необходимых для образования глюкозы; вызывают мобилизацию жиров из жировой ткани; повышают восприимчивость тканей к адреналину и норадреналину, иммунитет, снижают аллергические реакции, улучшают процесс переработки информации в сенсорных системах и ЦНС; это обеспечивает повышение устойчивости организма к действию неблагоприятных факторов среды, стрессовым ситуациям; избыточное содержание кортизола в организме приводит к ожирению, гипергликемии, распаду белков, отекам, повышению артериального давления; при недостаточности кортизола развивается бронзовая (или аддисонова) болезнь, которая сопровождается бронзовой окраской кожи, ослаблением деятельности сердечной и скелетных мышц, повышенной утомляемостью, снижением устойчивости к инфекционным заболеваниям;

• половые гормоны надпочечников – это преимущественно андрогены или мужские половые гормоны и эстрогены или женские половые гормоны, которые наиболее активны на ранних этапах онтогенеза (до полового созревания) и в пожилом возрасте (после снижения активности половых железа); они ускоряют половое созревание мальчиков и девочек, формируют половое поведение; андрогены вызывают анаболические эффекты, повышая синтез белков в коже, мышечной и костной ткани, способствуют развитию вторичных половых признаков по мужскому типу.

Мозговой слой надпочечников содержит аналоги симпатических клеток, которые секретируют адреналин и норадреналин:

• адреналин вызывает целый ряд эффектов, обеспечивающих деятельное состояние организма: 1) учащение и усиление сердечных сокращений, облегчение дыхания путем расслабления бронхиальных мышц, что обеспечивает увеличение доставки кислорода тканям;

2) рабочее перераспределение крови – путем сужения сосудов кожи и органов брюшной полости и расширения сосудов мозга, сердечной и скелетных мышц; 3) мобилизация энергоресурсов организма за счет увеличения выхода в кровь глюкозы из печеночных депо и жирных кислот из жировой ткани; 4) усиление в тканях окислительных реакций и повышение теплопродукции; 5) стимуляция анаэробного расщепления глюкозы в мышцах, т.е. повышение анаэробных возможностей организма; 6) повышение возбудимости сенсорных систем и нервной системы;

• нордареналин вызывает сходные эффекты, но сильнее действует на кровеносные сосуды, вызывая повышение артериального давления, и менее активен в отношении метаболических процессов.

Активация выброса адреналина и нордареналина в кровь обеспечивается симпатической нервной системой, вместе с которой эти гормоны функционально составляют единую симпато-адреналовую систему, обеспечивающую приспособительные реакции организма в любым изменения внешней среды.

Функции вилочковой железы и эпифиза. Вилочковая железа имеет основное значение для обеспечения в организме иммунитета, а также выполняет эндокринные функции. Секрет этой железы – гормон тимозин – способствует иммунологической специализации Т-лимфоцитов. Кроме того, он обеспечивает процессы проведения возбуждения в синапсах, стимулирует гормональные реакции, облегчая связывание гормонов, активирует метаболические реакции в организме.

Функции эпифиза связаны со степенью освещенности организма и, соответственно, имеют четкую суточную периодичность. Это своеобразные «биологические часы» организма. Гормон эпифиза – мелатонин – вырабатывается и секертируется в кровь и церебро-спинальную жидкость под влиянием импульсов от сетчатки глаза. На свету выработка его снижается, а в темноте – повышается. Мелатонин угнетает функции гипофиза, снижая выработку гипоталамических либеринов, а также непосредственно снижая секрецию гормонов аденогипофиза, в первую очередь гонадотропинов. Под действием мелатонина задерживается преждевременное развитие половых желез, формируется цикличность половых функций, определяется длительность овариально-менструального цикла женского организма.

Эндокринные функции поджелудочной железы. Поджелудочная железа функционирует как железа внешней секреции, выделяя поджелудочный сок через специальные протоки в 12-перстную

кишку, и как железа внутренеей секреции, секретируя непосредственно в кровь гормоны инсулин и глюкагон:

• инсулин регулирует все виды обмена веществ и энергообмен; повышает проницаемость клеточных мембран мышечных и жировых

клеток, способствуя переходу глюкозы внутрь мышечных волокон, повышая мышечные запасы гликогена, а в клетках жировой ткани способствует превращению глюкозы в жир; повышает проницаемость клеточных мембран для аминокислот; в печени инсулин вызывает синтез гликогена, аминокислот и белков в печеночных клетках; дефицит инсулина вызывает тяжелое заболевание – сахарный диабет; в организме нарушается утилизация в клетках глюкозы, резко повышается концентрация глюкозы в крови и моче, что сопровождается значительными потерями воды с мочой, возникает мышечная слабость, падение веса; потерю углеводов организм компенсирует распадом жиров и белков; в результате их неполного распада в крови накапливаются ядовитые вещества, кетоновые тела, что приводит к диабетической коме с потерей сознания и угрозой смерти;

• глюкагон вызывает расщепление гликогена в печени и выход в кровь глюкозы, а также стимулирует расщепление жиров в печени и жировой ткани.

Эндокринные функции половых желез. К половым железам относят семенники в мужском организме и яичники в женском организме. Эти железы выполняют двоякую функцию: формируют половые клетки и выделяют в кровь половые гормоны. По химической природе половые гормоны являются стероидами (производными холестерина).

Мужской половой гормон – тестостерон – обеспечивает развитие первичных и вторичных половых признаков мужского организма, регулирует процессы сперматогенеза, протекание половых актов, формирует характерное половое поведение, особенности строения и состава тела, психические особенности. Тестостерон обладает сильным анаболическим эффектом – он стимулирует синтез белков, способствуя гипертрофии мышечной ткани.

Выработка женских половых гормонов – эстрогенов – осуществляется в яичниках клетками фолликулов. Основным гормоном этих клеток является эстрадиол. Эстрогены регулируют процессы формирования женского организма, развитие первичных и вторичных половых признаков, рост матки и молочных желез, становление цикличности половых функций, протекание родового акта. Эстрогены обладают также анаболическим действием. Кроме эстрогенов в яичниках клетками желтого тела вырабатывается гормон прогестерон, который участвует в регуляции овариально-ментсруального цикла.

Овариально-менструальный цикл состоит из 5 фаз:

1 фаза – менструальная (примерно 1-3 день) – отторжение неоплодотворенной яйцеклетки с частью маотчного эпителия и кровотечением;

2 фаза – постменструальная (4-12 день) – созревание очередного фолликула с яйцеклеткой и усиление выделение эстрогенов;

3 фаза – овуляторная (13-14 день) – разрыв фолликула и выход яйцеклетки в маточные трубы;

4 фаза – постовуляторная (15-25 день) – образование из лопнувшего фолликула желтого тела и продуцирование гормона прогестерона, необходимого для внедрения оплодотворенной яйцеклетки в стенку матки и нормального протекания беременности;

5 фаза – предменструальная (26-28 день) – разрушение желтого тела (при отсутствии) оплодотворения), снижение секреции эстрогенов и прогестерона, ухудшение самочувствия и работоспособности.