W jaki sposób regulacja nerwowa i humoralna oddziałują na siebie? Jedność i cechy wyróżniające. Regulacja humoralna

Ludzkie ciało jest układ samoregulujący. Na czynność wszystkich bez wyjątku układów i narządów wpływa regulacja systemowa: nerwowa i humoralna. Specjalnie dla czytelników „Popularnych o Zdrowiu” zastanowię się, jakie są główne mechanizmy leżące u podstaw funkcjonowania nerwowej i humoralnej regulacji funkcji organizmu człowieka.

Cechy złożonych systemów biologicznych

Jak każdy organizm wielokomórkowy, ludzkie ciało ma niezwykle, niezwykle złożoną strukturę. Wszystko w ciele jest ze sobą połączone iw pełni zintegrowane w jeden system. Oczywiste jest, że w tym najbardziej złożonym systemie powinien istnieć jasny mechanizm samoregulacji.

Regulacja funkcji organizmu odbywa się na dwa sposoby. Pierwszym sposobem jest regulacja nerwowa. Opiera się na stymulującym lub hamującym działaniu ośrodkowego układu nerwowego. On jest najszybszy.

Drugi mechanizm regulacyjny nazywa się regulacją humoralną. Jego nazwa pochodzi od łacińskiego słowa humor, co oznacza płyn. W konsekwencji ta część jednego systemu regulacji odbywa się poprzez syntezę biologicznie aktywnych płynów.

Działania obu systemów regulacji są ze sobą ściśle powiązane. Każda z nich wpływa na zdecydowaną większość tkanek i narządów. Co więcej, oni sami są pod wpływem siebie nawzajem.

Regulacja nerwowa

Ten rodzaj wpływu regulacyjnego, jak wspomniano powyżej, jest najszybszy, ponieważ układ nerwowy działa na tkanki i narządy za pomocą impulsów elektrycznych.

Należy również wspomnieć, że z ewolucyjnego punktu widzenia regulacja nerwowa organizmu jest również najmłodsza. Stopień regulacyjnego wpływu ośrodkowego układu nerwowego jest dokładniejszy. Funkcjonowanie tego mechanizmu wymaga więcej energii niż regulacja humoralna.

Zwyczajowo rozróżnia się funkcje somatyczne układu nerwowego i wegetatywne. Istotą pierwszego jest zachowanie odpowiedniej interakcji między organizmem człowieka a środowiskiem zewnętrznym.

Regulacja somatyczna polega na zmianie napięcia mięśni szkieletowych podczas ruchu, odbieraniu impulsów elektrycznych z licznych receptorów zlokalizowanych zarówno w skórze, jak iw jej głębszych warstwach. Ten mechanizm regulacyjny opiera się na odruchach i ich głównych jednostka strukturalna jest łukiem odruchowym.

Regulacja wegetatywna ma na celu zmianę czynności funkcjonalnej narządy wewnętrzne nasze ciało. Na przykład, gdy pokarm dostaje się do jelit, uruchamiane są mechanizmy redystrybucji napięcia naczyniowego, co prowadzi do przepływu krwi do jelit i stymuluje pracę wątroby i trzustki.

Oczywiście przykład pracy jelit to tylko niewielki ułamek różnorodności funkcji regulacyjnych, które są realizowane w ramach aktywności autonomicznej części układu nerwowego.

Regulacja humoralna

Jak wspomniano powyżej, funkcjonowanie humoralnej regulacji funkcji opiera się na syntezie płynów biologicznie czynnych, których charakter chemiczny i sposób powstawania są niezwykle zróżnicowane.

Cechą działania układu humoralnego, która odróżnia go od nerwowych mechanizmów regulacji, jest brak wyraźnego adresata. Na przykład hormony mają wpływ na wszystkie narządy naszego ciała.

Informacje dostarczane przez układ humoralny docierają do odbiorców z bardzo małą prędkością, nie większą niż pół metra na sekundę, ze względu na dynamikę przepływu mediów biologicznych. Dla porównania prędkość transmisji impulsu nerwowego wynosi około 100 metrów na sekundę.

Najpotężniejszą częścią humoralnego systemu regulacji funkcji jest układ hormonalny. W tym kontekście należy wyznaczyć takie pojęcie jak hormony. Są to substancje biologicznie czynne, które nawet w niewielkich stężeniach, mierzonych w mikrogramach, mogą wpływać na wiele funkcji naszego organizmu.

Ludzki układ hormonalny jest reprezentowany przez gruczoły dokrewne. Swoją nazwę zawdzięczają temu, że są całkowicie pozbawione przewodów. Syntetyzowane przez nie hormony są uwalniane bezpośrednio do krwi lub innych płynów ustrojowych.

Wśród najbardziej znanych ciał układ hormonalny obejmuje następujące formacje anatomiczne: tarczycę, przysadkę mózgową, nadnercza, trzustkę (dokładniej, jej aparat wysepkowy, sam jest gruczołem o mieszanym wydzielaniu).

Hormony i substancje hormonopodobne mogą być również syntetyzowane w innych tkankach biologicznych. Na przykład większość tkanek jest zdolna do syntezy prostaglandyn, które mają znaczący wpływ na poziom komórkowy.

Mediatorowe mechanizmy regulacji humoralnej u ludzi polegają na syntezie specjalnych substancji, które również wykazują aktywność biologiczną. Na przykład pośrednicy w przekazywaniu impulsu elektrycznego do system nerwowy są neuroprzekaźnikami - substancjami regulującymi aktywność elektryczną błon synaptycznych.

Większa ilość neuroprzekaźnika w szczelinie synaptycznej zwiększa pobudliwość układu nerwowego, podczas gdy mniejsza ilość wręcz przeciwnie go obniża. Ta zasada regulacyjna jest podstawą funkcjonowania układu nerwowego.

Niezwykle ważne są również mechanizmy regulacji elektrolitów. Substancje syntetyzowane w organizmie lub przyjmowane z zewnątrz mogą wzmagać lub spowalniać pracę wielu narządów. Na przykład potencjał elektryczny mięśnia sercowego zależy od ilości potasu, magnezu i niektórych innych elektrolitów.

Wniosek

Funkcjonowanie mechanizmów regulacyjnych organizmu człowieka widać we wszystkim, co się w nim dzieje. Oddziaływanie mechanizmów regulacji musi być skoordynowane, od czego zależy spójność działania systemu biologicznego.

Najważniejsze pojęcia teorii regulacji fizjologicznej.

Zanim rozważymy mechanizmy regulacji neurohumoralnej, zatrzymajmy się na najważniejszych koncepcjach tej gałęzi fizjologii. Niektóre z nich są opracowywane przez cybernetykę. Znajomość tych pojęć ułatwia zrozumienie regulacji funkcji fizjologicznych i rozwiązanie wielu problemów medycyny.

Funkcja fizjologiczna- przejaw życiowej aktywności organizmu lub jego struktur (komórek, narządów, układów komórek i tkanek), mający na celu zachowanie życia i realizację genetycznie i społecznie zdeterminowanych programów.

System- zestaw oddziałujących na siebie elementów, które pełnią funkcję, której nie może wykonać pojedynczy element.

Element - jednostka strukturalna i funkcjonalna systemu.

Sygnał - różne rodzaje materii i energii, które przekazują informacje.

Informacja informacje, komunikaty przekazywane kanałami komunikacyjnymi i postrzegane przez organizm.

Bodziec- czynnik środowiska zewnętrznego lub wewnętrznego, którego wpływ na formacje receptorowe organizmu powoduje zmianę procesów życiowych. Drażniące dzielą się na odpowiednie i nieodpowiednie. do percepcji odpowiednie bodźce receptory organizmu są adaptowane i aktywowane przy bardzo niskiej energii czynnika wpływającego. Na przykład do aktywacji receptorów siatkówki (pręcików i czopków) wystarczy 1-4 kwantów światła. niewystarczający Czy drażniące, do postrzegania których wrażliwe elementy ciała nie są przystosowane. Na przykład czopki i pręciki siatkówki oka nie są przystosowane do postrzegania wpływów mechanicznych i nie dają wrażenia wrażenia nawet przy znacznym wpływie na nie. Tylko przy bardzo dużej sile uderzenia (uderzenia) można je aktywować i powstaje wrażenie światła.

Drażniące są również podzielone według ich siły na podprogowe, progowe i nadprogowe. Siła bodźce podprogowe niewystarczające do wystąpienia zarejestrowanej reakcji organizmu lub jego struktur. bodziec progowy tak zwane, których minimalna siła jest wystarczająca do wystąpienia wyraźnej odpowiedzi. Bodźce nadprogowe są silniejsze niż bodźce progowe.

Bodziec i sygnał to pojęcia podobne, ale niejednoznaczne. Ten sam bodziec może mieć różną wartość sygnału. Na przykład pisk zająca może być sygnałem ostrzegającym o niebezpieczeństwie bliskich, ale dla lisa ten sam dźwięk jest sygnałem o możliwości zdobycia pożywienia.

podrażnienie - wpływ czynników środowiskowych lub wewnętrznych na struktury ciała. Należy zauważyć, że w medycynie termin „podrażnienie” jest czasem używany w innym znaczeniu – w odniesieniu do reakcji organizmu lub jego struktur na działanie bodźca.

Receptory struktury molekularne lub komórkowe, które dostrzegają działanie zewnętrznych lub wewnętrznych czynników środowiskowych i przekazują informację o wartości sygnału bodźca do kolejnych ogniw w obwodzie regulacyjnym.

Koncepcja receptorów jest rozpatrywana z dwóch punktów widzenia: z biologii molekularnej i morfofunkcjonalnej. W tym drugim przypadku mówimy o receptorach czuciowych.

Z biologia molekularna Z punktu widzenia receptory są wyspecjalizowanymi cząsteczkami białek osadzonymi w błonie komórkowej lub zlokalizowanymi w cytozolu i jądrze. Każdy typ takich receptorów jest w stanie oddziaływać tylko ze ściśle określonymi cząsteczkami sygnałowymi - ligandy. Na przykład dla tak zwanych adrenoreceptorów ligandami są cząsteczki hormonów adrenaliny i noradrenaliny. Receptory te są osadzone w błonach wielu komórek ciała. Rolę ligandów w organizmie pełnią substancje biologicznie czynne: hormony, neuroprzekaźniki, czynniki wzrostu, cytokiny, prostaglandyny. Pełnią swoją funkcję sygnalizacyjną, będąc w płynach biologicznych w bardzo małych stężeniach. Na przykład zawartość hormonów we krwi znajduje się w granicach 10 -7 -10 - 10 mol / l.

Z morfofunkcjonalny punktu widzenia receptory (receptory czuciowe) to wyspecjalizowane komórki lub zakończenia nerwowe, których funkcją jest odbieranie działania bodźców i zapewnianie wystąpienia pobudzenia w włókna nerwowe. W tym sensie termin „receptor” jest najczęściej używany w fizjologii, jeśli chodzi o regulację zapewnianą przez układ nerwowy.

Nazywa się zestaw receptorów czuciowych tego samego typu i obszar ciała, w którym są skoncentrowane pole receptorowe.

Funkcję receptorów czuciowych w organizmie pełnią:

wyspecjalizowane zakończenia nerwowe. Mogą być wolne, nieosłonięte (np. receptory bólu skóry) lub osłonięte (np. receptory dotykowe skóry);

wyspecjalizowane komórki nerwowe (komórki neurosensoryczne). U ludzi takie komórki czuciowe znajdują się w warstwie nabłonka wyścielającej powierzchnię jamy nosowej; zapewniają percepcję substancji zapachowych. W siatkówce oka komórki neurosensoryczne są reprezentowane przez czopki i pręciki, które odbierają promienie świetlne;

3) rozwijają się wyspecjalizowane komórki nabłonkowe tkanka nabłonkowa komórki, które nabyły wysoką wrażliwość na działanie określonych rodzajów bodźców i mogą przekazywać informacje o tych bodźcach do zakończeń nerwowych. Takie receptory są obecne w uchu wewnętrznym, kubkach smakowych języka i aparacie przedsionkowym, zapewniając odpowiednio zdolność postrzegania fal dźwiękowych, wrażeń smakowych, pozycji ciała i ruchu.

Rozporządzenie stałe monitorowanie i niezbędne korygowanie funkcjonowania systemu i jego poszczególnych struktur w celu osiągnięcia użytecznego rezultatu.

Regulacja fizjologiczna- proces zapewniający zachowanie względnej stałości lub zmianę w pożądanym kierunku homeostazy i funkcji życiowych organizmu i jego struktur.

Fizjologiczna regulacja funkcji życiowych organizmu charakteryzuje się następującymi cechami.

Obecność zamkniętych pętli sterowania. Najprostszy obwód regulacyjny (ryc. 2.1) obejmuje bloki: regulowany parametr(np. poziom glukozy we krwi, wartość ciśnienia krwi), urządzenie sterujące- w całym organizmie jest to ośrodek nerwowy, w osobnej komórce genom, efektory- korpusy i układy, które pod wpływem sygnałów z urządzenia sterującego zmieniają swoją pracę i bezpośrednio wpływają na wartość kontrolowanego parametru.

Interakcja poszczególnych bloków funkcjonalnych takiego systemu regulacyjnego odbywa się poprzez kanały bezpośrednie i zwrotne. Kanałami komunikacji bezpośredniej informacja przekazywana jest z urządzenia sterującego do efektorów, a kanałami sprzężenia zwrotnego z receptorów (czujników) sterujących

Ryż. 2.1. Schemat pętli zamkniętej

które określają wartość kontrolowanego parametru - do urządzenia sterującego (na przykład z receptorów mięśni szkieletowych - do rdzenia kręgowego i mózgu).

Tak więc sprzężenie zwrotne (nazywane w fizjologii także aferentacją odwrotną) zapewnia, że ​​urządzenie sterujące otrzyma sygnał o wartości (stanie) kontrolowanego parametru. Zapewnia kontrolę nad reakcją efektorów na sygnał sterujący i wynikiem działania. Na przykład, jeśli celem ruchu ludzkiej ręki było otwarcie podręcznika fizjologii, wówczas sprzężenie zwrotne odbywa się poprzez przewodzenie impulsów wzdłuż doprowadzających włókien nerwowych z receptorów oczu, skóry i mięśni do mózgu. Taka impulsacja daje możliwość śledzenia ruchów ręki. Dzięki temu układ nerwowy może przeprowadzić korekcję ruchu, aby osiągnąć zamierzony efekt działania.

Za pomocą sprzężenia zwrotnego (odwrotna aferentacja) obwód regulacyjny jest zamknięty, jego elementy są łączone w obwód zamknięty - układ elementów. Tylko w obecności zamkniętej pętli regulacji możliwa jest stabilna regulacja parametrów homeostazy i reakcji adaptacyjnych.

Informacje zwrotne dzielą się na negatywne i pozytywne. W ciele zdecydowana większość informacji zwrotnych jest negatywna. Oznacza to, że pod wpływem informacji docierających ich kanałami system regulacyjny przywraca odchylony parametr do pierwotnej (normalnej) wartości. Zatem ujemne sprzężenie zwrotne jest niezbędne do utrzymania stabilności poziomu regulowanego wskaźnika. Natomiast dodatnie sprzężenie zwrotne przyczynia się do zmiany wartości kontrolowanego parametru, przenosząc go na nowy poziom. Tak więc na początku intensywnego obciążenia mięśni impulsy z receptorów mięśni szkieletowych przyczyniają się do rozwoju wzrostu poziomu ciśnienia tętniczego krwi.

Funkcjonowanie neurohumoralnych mechanizmów regulacyjnych w organizmie nie zawsze ma na celu jedynie utrzymanie stałych homeostatycznych na niezmienionym, ściśle stabilnym poziomie. W wielu przypadkach istotne dla organizmu jest, aby układy regulacyjne przeorganizowały swoją pracę i zmieniły wartość stałej homeostatycznej, zmieniły tzw. „set point” kontrolowanego parametru.

Ustaw punkt(Język angielski) punkt nastawy). Jest to poziom kontrolowanego parametru, przy którym system regulacyjny dąży do utrzymania wartości tego parametru.

Zrozumienie występowania i kierunku zmian nastawy regulacji homeostatycznej pomaga określić przyczynę procesów patologicznych w organizmie, przewidzieć ich rozwój oraz znaleźć właściwy sposób leczenia i profilaktyki.

Rozważ to na przykładzie oceny reakcji temperaturowych organizmu. Nawet gdy człowiek jest zdrowy, temperatura wnętrza ciała w ciągu dnia oscyluje między 36°C a 37°C, a wieczorem jest bliższa 37°C, w nocy i nad ranem – do 36°C. °C Wskazuje to na obecność rytmu okołodobowego zmian wartości zadanej termoregulacji. Ale obecność zmian zadanej temperatury rdzenia ciała w wielu chorobach człowieka objawia się szczególnie wyraźnie. Na przykład wraz z rozwojem chorób zakaźnych ośrodki termoregulacji układu nerwowego otrzymują sygnał o pojawieniu się w organizmie toksyn bakteryjnych i restrukturyzują swoją pracę w taki sposób, aby podnieść poziom temperatury ciała. Taka reakcja organizmu na wprowadzenie infekcji rozwija się filogenetycznie. Jest to przydatne, ponieważ w podwyższonych temperaturach układ odpornościowy działa bardziej aktywnie, a warunki do rozwoju infekcji pogarszają się. Dlatego nie zawsze konieczne jest przepisywanie leków przeciwgorączkowych, gdy pojawia się gorączka. Ponieważ jednak bardzo wysoka temperatura rdzenia ciała (powyżej 39°C, zwłaszcza u dzieci) może być niebezpieczna dla organizmu (przede wszystkim w zakresie uszkodzenia układu nerwowego), w każdym przypadku lekarz musi podjąć indywidualną decyzję indywidualna sprawa. Jeśli przy temperaturze ciała 38,5 - 39 ° C pojawiają się objawy, takie jak drżenie mięśni, dreszcze, gdy osoba owija się w koc, stara się ogrzać, to jasne jest, że mechanizmy termoregulacji nadal mobilizują wszystkie źródła wytwarzanie ciepła i sposoby oszczędzania ciepła w organizmie. Oznacza to, że nastawa nie została jeszcze osiągnięta i w niedalekiej przyszłości temperatura ciała wzrośnie, osiągając niebezpieczne granice. Ale jeśli w tej samej temperaturze u pacjenta wystąpią obfite poty, znikną drżenia mięśniowe i otworzy się, to jasne jest, że punkt nastawy został już osiągnięty i mechanizmy termoregulacji zapobiegną dalszemu wzrostowi temperatury. W takiej sytuacji lekarz przez pewien czas w niektórych przypadkach może powstrzymać się od przepisywania leków przeciwgorączkowych.

Poziomy systemów regulacyjnych. Istnieją następujące poziomy:

subkomórkowe (na przykład samoregulacja łańcuchów reakcji biochemicznych połączonych w cykle biochemiczne);

komórkowy - regulacja procesów wewnątrzkomórkowych za pomocą biologii substancje czynne(autokrynia) i metabolity;

tkanka (parakrynia, połączenia twórcze, regulacja interakcji komórkowych: adhezja, integracja z tkanką, synchronizacja podziałów i aktywności funkcjonalnej);

narząd - samoregulacja poszczególne ciała, ich funkcjonowania jako całości. Taka regulacja odbywa się zarówno dzięki mechanizmom humoralnym (parakrynia, połączenia twórcze), jak i komórkom nerwowym, których ciała znajdują się w wewnątrznarządowych zwojach autonomicznych. Te neurony oddziałują na siebie, tworząc wewnątrzorganiczne łuki odruchowe. Równocześnie poprzez nie realizowane są również regulacyjne oddziaływania ośrodkowego układu nerwowego na narządy wewnętrzne;

organizmowa regulacja homeostazy, integralność organizmu, tworzenie regulacyjnych systemów funkcjonalnych zapewniających odpowiednie reakcje behawioralne, adaptacja organizmu do zmian warunków środowiskowych.

Tak więc istnieje wiele poziomów systemów regulacyjnych w ciele. Najprostsze układy ciała łączą się w bardziej złożone, zdolne do wykonywania nowych funkcji. W tym przypadku proste systemy z reguły wykonują sygnały sterujące z bardziej złożonych systemów. To podporządkowanie nazywa się hierarchią systemów regulacyjnych.

Mechanizmy wdrażania tych regulacji zostaną omówione bardziej szczegółowo poniżej.

Jedność i cechy charakterystyczne regulacja nerwowa i humoralna. Mechanizmy regulacji funkcji fizjologicznych tradycyjnie dzieli się na nerwowe i humoralne.

chociaż w rzeczywistości tworzą jeden system regulacyjny, który zapewnia utrzymanie homeostazy i adaptacyjnej aktywności organizmu. Mechanizmy te mają liczne powiązania zarówno na poziomie funkcjonowania ośrodków nerwowych, jak i przekazywania informacji sygnałowej do struktur efektorowych. Dość powiedzieć, że podczas realizacji najprostszego odruchu jako elementarnego mechanizmu regulacji nerwowej przekazywanie sygnału z jednej komórki do drugiej odbywa się za pośrednictwem czynników humoralnych - neuroprzekaźników. Wrażliwość receptorów czuciowych na działanie bodźców i stan funkcjonalny neuronów zmienia się pod wpływem hormonów, neuroprzekaźników, szeregu innych substancji biologicznie czynnych, a także najprostszych metabolitów i jonów mineralnych (K + Na + CaCI -) . Z kolei układ nerwowy może wyzwalać lub korygować regulację humoralną. Regulacja humoralna w organizmie podlega kontroli układu nerwowego.

Cechy regulacji nerwowej i humoralnej organizmu. Mechanizmy humoralne są filogenetycznie starsze, są obecne nawet u zwierząt jednokomórkowych i nabierają wielkiej różnorodności w organizmach wielokomórkowych, a zwłaszcza u ludzi.

Nerwowe mechanizmy regulacji powstały filogenetycznie później i kształtują się stopniowo w ontogenezie człowieka. Taka regulacja jest możliwa tylko w strukturach wielokomórkowych, które posiadają komórki nerwowe, które łączą się w obwody nerwowe i tworzą łuki odruchowe.

Regulacja humoralna odbywa się poprzez dystrybucję cząsteczek sygnałowych w płynach ustrojowych zgodnie z zasadą „wszyscy, wszyscy, wszyscy” lub zasadą „komunikacji radiowej”

Regulacja nerwowa odbywa się na zasadzie „litery z adresem” lub „komunikacji telegraficznej”. Sygnały przekazywane są z ośrodków nerwowych do ściśle określonych struktur, np. do precyzyjnie określonych włókien mięśniowych lub ich grup w danym mięśniu. . Tylko w tym przypadku możliwe są celowe, skoordynowane ruchy człowieka.

Regulacja humoralna z reguły odbywa się wolniej niż regulacja nerwowa. Szybkość sygnału (potencjał czynnościowy) w szybkich włóknach nerwowych sięga 120 m/s, natomiast prędkość transportu cząsteczki sygnałowej

kula z przepływem krwi w tętnicach około 200 razy, aw naczyniach włosowatych - tysiąc razy mniej.

Dotarcie impulsu nerwowego do narządu efektorowego niemal natychmiast wywołuje efekt fizjologiczny (na przykład skurcz mięśnia szkieletowego). Reakcja na wiele sygnałów hormonalnych jest wolniejsza. Na przykład manifestacja odpowiedzi na działanie hormonów tarczycy i kory nadnerczy następuje po kilkudziesięciu minutach, a nawet godzinach.

Mechanizmy humoralne mają pierwszorzędne znaczenie w regulacji procesów metabolicznych, tempa podziałów komórkowych, wzrostu i specjalizacji tkanek, dojrzewania i adaptacji do zmieniających się warunków środowiskowych.

Układ nerwowy zdrowego organizmu wpływa na wszelkie regulacje humoralne i je koryguje. Jednak układ nerwowy ma swoje specyficzne funkcje. Reguluje procesy życiowe wymagające szybkich reakcji, umożliwia odbieranie sygnałów pochodzących z receptorów czuciowych narządów zmysłów, skóry i narządów wewnętrznych. Reguluje napięcie i skurcze mięśni szkieletowych, które zapewniają utrzymanie postawy i ruch ciała w przestrzeni. Układ nerwowy zapewnia manifestację takich funkcji umysłowych, jak doznania, emocje, motywacja, pamięć, myślenie, świadomość, reguluje reakcje behawioralne mające na celu osiągnięcie użytecznego rezultatu adaptacyjnego.

Pomimo funkcjonalnej jedności i licznych wzajemnych powiązań regulacji nerwowych i humoralnych w organizmie, ze względu na wygodę badania mechanizmów realizacji tych regulacji, rozważymy je osobno.

Charakterystyka mechanizmów regulacji humoralnej organizmu. Regulacja humoralna odbywa się dzięki transmisji sygnałów za pomocą substancji biologicznie czynnych przez płynne media ciała. Do substancji biologicznie czynnych organizmu należą: hormony, neuroprzekaźniki, prostaglandyny, cytokiny, czynniki wzrostu, śródbłonek, tlenek azotu i szereg innych substancji. Do pełnienia funkcji sygnalizacyjnej wystarczy bardzo mała ilość tych substancji. Na przykład hormony pełnią swoją rolę regulacyjną, gdy ich stężenie we krwi mieści się w przedziale 10 -7 -10 0 mol/l.

Regulacja humoralna dzieli się na endokrynną i lokalną.

Regulacja endokrynologiczna są przeprowadzane ze względu na funkcjonowanie gruczołów dokrewnych (gruczoły dokrewne), które są wyspecjalizowanymi narządami wydzielającymi hormony. Hormony- substancje biologicznie czynne wytwarzane przez gruczoły dokrewne, przenoszone przez krew i mające określony wpływ regulujący na żywotną aktywność komórek i tkanek. Charakterystyczną cechą regulacji hormonalnej jest to, że gruczoły dokrewne wydzielają hormony do krwi iw ten sposób substancje te są dostarczane do prawie wszystkich narządów i tkanek. Jednak odpowiedź na działanie hormonu może pochodzić tylko od tych komórek (celów) na błonach, w których cytozolu lub jądrze znajdują się receptory dla odpowiedniego hormonu.

Osobliwość lokalna regulacja humoralna polega na tym, że substancje biologicznie czynne wytwarzane przez komórkę nie dostają się do krwioobiegu, lecz działają na komórkę, która je wytwarza i jej bezpośrednie otoczenie, rozprzestrzeniając się poprzez płyn międzykomórkowy w wyniku dyfuzji. Taka regulacja dzieli się na regulację metabolizmu w komórce z powodu metabolitów, autokrynii, parakrynii, juxtacrinii, interakcji poprzez kontakty międzykomórkowe.

Regulacja metabolizmu w komórce dzięki metabolitom. Metabolity są końcowymi i pośrednimi produktami procesów metabolicznych w komórce. Udział metabolitów w regulacji procesów komórkowych wynika z obecności w metabolizmie łańcuchów funkcjonalnie powiązanych reakcji biochemicznych - cykli biochemicznych. Charakterystyczne jest, że już w takich cyklach biochemicznych występują główne oznaki regulacji biologicznej, obecność zamkniętej pętli regulacyjnej i ujemnego sprzężenia zwrotnego, które zapewnia zamknięcie tej pętli. Na przykład łańcuchy takich reakcji są wykorzystywane w syntezie enzymów i substancji biorących udział w tworzeniu trójfosforanu adenozyny (ATP). ATP jest substancją, w której gromadzi się energia, którą komórki łatwo wykorzystują do różnych procesów życiowych: ruchu, syntezy substancji organicznych, wzrostu, transportu substancji przez błony komórkowe.

mechanizm autokrynny. Przy tego rodzaju regulacji cząsteczka sygnałowa syntetyzowana w komórce jest uwalniana

Receptor rt Endokrynny

O? M ooo

Augocrinia Paracrinia Yuxtacrinia t

Ryż. 2.2. Rodzaje regulacji humoralnej organizmu

błony komórkowej do płynu międzykomórkowego i wiąże się z receptorem na zewnętrznej powierzchni błony (ryc. 2.2). W ten sposób komórka reaguje na syntezowaną w niej cząsteczkę sygnałową - ligand. Przyłączenie liganda do receptora na błonie komórkowej powoduje aktywację tego receptora i uruchamia w komórce całą kaskadę reakcji biochemicznych, które powodują zmianę jej aktywności życiowej. Regulacja autokrynna jest często wykorzystywana przez komórki układu odpornościowego i nerwowego. Ten szlak autoregulacji jest niezbędny do utrzymania stabilnego poziomu wydzielania niektórych hormonów. Na przykład w zapobieganiu nadmiernemu wydzielaniu insuliny przez komórki P trzustki ważny jest hamujący wpływ wydzielanego przez nie hormonu na aktywność tych komórek.

mechanizm parakrynny. Odbywa się to poprzez wydzielanie przez komórkę cząsteczek sygnałowych, które przedostają się do płynu międzykomórkowego i wpływają na aktywność życiową sąsiednich komórek (ryc. 2.2). Charakterystyczną cechą tego typu regulacji jest to, że w transmisji sygnału występuje etap dyfuzji cząsteczki ligandu przez płyn międzykomórkowy z jednej komórki do innych sąsiednich komórek. Tak więc komórki trzustki, które wydzielają insulinę, wpływają na komórki tego gruczołu, które wydzielają inny hormon, glukagon. Czynniki wzrostu i interleukiny wpływają na podział komórek, prostaglandyny - na napięcie mięśni gładkich, mobilizację Ca 2+.Ten rodzaj sygnalizacji jest ważny w regulacji wzrostu tkanek podczas rozwoju embrionalnego, gojeniu się ran, w rozwoju uszkodzonych włókien nerwowych oraz w przekazywaniu pobudzenia w synapsach.

Ostatnie badania wykazały, że niektóre komórki (zwłaszcza komórki nerwowe) muszą stale otrzymywać określone sygnały, aby zachować swoją aktywność życiową.

L1 z sąsiednich komórek. Wśród tych specyficznych sygnałów szczególne znaczenie mają czynniki wzrostu (NGF). W przypadku braku ekspozycji na te cząsteczki sygnałowe przez długi czas, komórki nerwowe rozpoczynają program samozniszczenia. Ten mechanizm śmierci komórki nazywa się apoptoza.

Regulacja parakrynna jest często stosowana jednocześnie z regulacją autokrynną. Na przykład podczas transmisji pobudzenia w synapsach cząsteczki sygnałowe uwalniane przez zakończenie nerwowe wiążą się nie tylko z receptorami sąsiedniej komórki (na błonie postsynaptycznej), ale także z receptorami na błonie tego samego zakończenia nerwowego ( tj. błona presynaptyczna).

Mechanizm równorzędny. Odbywa się to poprzez przeniesienie cząsteczek sygnałowych bezpośrednio z zewnętrznej powierzchni błony jednej komórki na błonę drugiej. Dzieje się to pod warunkiem bezpośredniego kontaktu (połączenia, klejenia) membran dwóch komórek. Do takiego przyczepu dochodzi na przykład wtedy, gdy leukocyty i płytki krwi wchodzą w interakcje ze śródbłonkiem naczyń włosowatych w miejscu, w którym toczy się proces zapalny. Na błonach wyściełających naczynia włosowate komórek w miejscu zapalenia pojawiają się cząsteczki sygnałowe, które wiążą się z receptorami niektórych typów leukocytów. Połączenie to prowadzi do aktywacji przyczepu leukocytów do powierzchni naczynia krwionośnego. Po tym może nastąpić cały kompleks reakcji biologicznych, które zapewniają przejście leukocytów z naczyń włosowatych do tkanki i tłumienie przez nie reakcji zapalnej.

Interakcje poprzez kontakty międzykomórkowe. Przeprowadzane przez połączenia międzybłonowe (dyski wstawkowe, nexusy). W szczególności transmisja cząsteczek sygnałowych i niektórych metabolitów przez połączenia szczelinowe - nexusy - jest bardzo powszechna. Podczas tworzenia nexusów specjalne cząsteczki białka (koneksony) błony komórkowej łączą się w 6 kawałków tak, że tworzą pierścień z otworem w środku. Na membranie sąsiedniej komórki (dokładnie naprzeciwko) powstaje ta sama formacja w kształcie pierścienia z porami. Dwa środkowe pory łączą się, tworząc kanał penetrujący błony sąsiednich komórek. Szerokość kanału jest wystarczająca do przejścia wielu substancji biologicznie czynnych i metabolitów. Jony Ca 2+ swobodnie przechodzą przez nexus, będąc silnymi regulatorami procesów wewnątrzkomórkowych.

Ze względu na swoją wysoką przewodność elektryczną, sploty przyczyniają się do propagacji lokalnych prądów między sąsiednimi komórkami i tworzenia funkcjonalnej jedności tkanki. Takie interakcje są szczególnie wyraźne w komórkach mięśnia sercowego i mięśni gładkich. Naruszenie stanu kontaktów międzykomórkowych prowadzi do patologii serca, zmian

wzrost napięcia mięśni naczyniowych, osłabienie skurczów macicy oraz zmiany w szeregu innych regulacji.

Kontakty między komórkami, które służą do wzmocnienia fizycznego połączenia między membranami, nazywane są ścisłymi połączeniami i pasami adhezyjnymi. Takie styki mogą mieć postać okrągłego pasa przechodzącego pomiędzy bocznymi powierzchniami komórki. Zagęszczenie i zwiększenie siły tych związków zapewnia przyłączenie do powierzchni błon białek miozyny, aktyniny, tropomiozyny, winkuliny itp. Związki ścisłe przyczyniają się do integracji komórek z tkanką, ich adhezji i odporności tkanek na naprężenia mechaniczne. Biorą również udział w tworzeniu formacji barierowych w organizmie. Ciasne połączenia są szczególnie wyraźne między śródbłonkiem wyściełającym naczynia mózgu. Zmniejszają przepuszczalność tych naczyń dla substancji krążących we krwi.

Błony komórkowe i wewnątrzkomórkowe odgrywają ważną rolę we wszystkich regulacjach humoralnych z udziałem określonych cząsteczek sygnałowych. Dlatego, aby zrozumieć mechanizm regulacji humoralnej, konieczna jest znajomość elementów fizjologii błon komórkowych.

Ryż. 2.3. Schemat budowy błony komórkowej

Białko nośnikowe

(wtórny-aktywny

transport)

Białko błonowe

Białko PKC

podwójna warstwa fosfolipidów

antygeny

Powierzchnia pozakomórkowa

Środowisko wewnątrzkomórkowe

Cechy budowy i właściwości błon komórkowych. Wszystkie błony komórkowe charakteryzują się jedną zasadą budowy (ryc. 2.3). Oparte są na dwóch warstwach lipidów (cząsteczek tłuszczu, z których większość to fosfolipidy, ale jest też cholesterol i glikolipidy). Cząsteczki lipidów błonowych mają głowę (miejsce, które przyciąga wodę i stara się z nią oddziaływać, zwane przewodnikiem

profilu) i ogon, który jest hydrofobowy (odpycha cząsteczki wody, unika ich bliskości). W wyniku tej różnicy we właściwościach głowy i ogona cząsteczek lipidów, kiedy uderzają one w powierzchnię wody, ustawiają się one w rzędy: głowa do głowy, ogon do ogona i tworzą podwójną warstwę, w której hydrofilowe główki skierowane w stronę wody, a hydrofobowe ogony skierowane do siebie. Ogony znajdują się wewnątrz tej podwójnej warstwy. Obecność warstwy lipidowej tworzy zamkniętą przestrzeń, izoluje cytoplazmę od otaczającego ją środowiska wodnego oraz stwarza przeszkodę dla przechodzenia wody i substancji w niej rozpuszczalnych przez błonę komórkową. Grubość takiej dwuwarstwy lipidowej wynosi około 5 nm.

Błona zawiera również białka. Ich cząsteczki pod względem objętości i masy są 40-50 razy większe niż cząsteczki lipidów błonowych. Dzięki białkom grubość błony dochodzi do -10 nm. Pomimo faktu, że całkowite masy białek i lipidów w większości błon są prawie równe, liczba cząsteczek białek w błonie jest dziesięciokrotnie mniejsza niż cząsteczek lipidów. Zazwyczaj cząsteczki białka są rozproszone. Są niejako rozpuszczone w błonie, mogą się w niej poruszać i zmieniać swoje położenie. To był powód, dla którego nazwano strukturę membrany płynna mozaika. Cząsteczki lipidów mogą również przemieszczać się wzdłuż błony, a nawet przeskakiwać z jednej warstwy lipidowej do drugiej. W związku z tym błona wykazuje oznaki płynności, a jednocześnie ma właściwość samoorganizacji, dzięki zdolności cząsteczek lipidów do układania się w podwójną warstwę lipidową może zregenerować się po uszkodzeniu.

Cząsteczki białek mogą przenikać przez całą błonę, tak że ich końcowe odcinki wystają poza jej poprzeczne granice. Takie białka są tzw przezbłonowy Lub całka. Istnieją również białka, które są tylko częściowo zanurzone w błonie lub znajdują się na jej powierzchni.

Białka błony komórkowej pełnią wiele funkcji. W celu realizacji każdej funkcji genom komórki zapewnia czynnik wyzwalający syntezę określonego białka. Nawet w stosunkowo prostej błonie erytrocytów znajduje się około 100 różnych białek. Do najważniejszych funkcji białek błonowych należą: 1) receptor - oddziaływanie z cząsteczkami sygnałowymi i przekazywanie sygnału do wnętrza komórki; 2) transport - przenoszenie substancji przez błony i zapewnienie wymiany między cytozolem a środowiskiem. Istnieje kilka typów cząsteczek białek (translokaz), które zapewniają transport przezbłonowy. Wśród nich są białka tworzące kanały, które penetrują błonę i przez nie zachodzi dyfuzja określonych substancji między cytozolem a przestrzenią pozakomórkową. Takie kanały są najczęściej jonoselektywne; przepuszczają jony tylko jednej substancji. Istnieją również kanały, których selektywność jest mniejsza, na przykład przepuszczają jony Na + i K +, K + i C1 ~. Istnieją również białka nośnikowe, które zapewniają transport substancji przez błonę poprzez zmianę jej położenia w tej błonie; 3) adhezyjne – białka wraz z węglowodanami biorą udział w realizacji adhezji (sklejanie, sklejanie komórek podczas reakcji immunologicznych, łączenie komórek w warstwy i tkanki); 4) enzymatyczne – niektóre białka osadzone w błonie działają jako katalizatory reakcji biochemicznych, których przebieg jest możliwy tylko w kontakcie z błonami komórkowymi; 5) mechaniczne - białka zapewniają wytrzymałość i elastyczność błon, ich połączenie z cytoszkieletem. Na przykład w erytrocytach rolę tę pełni białko spektryny, które jest przyłączone do wewnętrznej powierzchni błony erytrocytów w postaci struktury siatkowej i ma połączenie z białkami wewnątrzkomórkowymi tworzącymi cytoszkielet. Daje to erytrocytom elastyczność, zdolność do zmiany i przywracania kształtu podczas przechodzenia przez naczynia włosowate.

Węglowodany stanowią zaledwie 2-10% masy błony, ich ilość w różne komórki zmienny. Dzięki węglowodanom zachodzą pewne rodzaje interakcji międzykomórkowych, biorą udział w rozpoznawaniu przez komórkę obcych antygenów i wraz z białkami tworzą swoistą strukturę antygenową błony powierzchniowej własnej komórki. Dzięki takim antygenom komórki rozpoznają się nawzajem, łączą w tkanki i sklejają ze sobą przez krótki czas, aby przekazywać cząsteczki sygnałowe. Związki białek z cukrami nazywane są glikoproteinami. Jeśli węglowodany są połączone z lipidami, wówczas takie cząsteczki nazywane są glikolipidami.

Ze względu na wzajemne oddziaływanie substancji wchodzących w skład błony i względny porządek ich ułożenia, błona komórkowa nabiera szeregu właściwości i funkcji, których nie da się sprowadzić do prostej sumy właściwości tworzących ją substancji.

Funkcje błon komórkowych i mechanizmy ich realizacji

Do głównegofunkcje błon komórkowych przypisuje się tworzeniu błony (bariery), która oddziela cytozol od

^naciskającśrodowisko, I demarkacja I kształt komórki; o zapewnieniu kontaktów międzykomórkowych, którym towarzyszy Panie membrany (adhezja). Adhezja międzykomórkowa jest ważna ° Łączę ten sam typ komórek w tkankę, tworząc gis- hematyczny bariery, realizacja reakcji immunologicznych; I interakcja z nimi, a także przekazywanie sygnałów do komórki; 4) dostarczanie białek błonowych-enzymów do katalizy biochemicznej reakcje, przechodząc w warstwę przybłonową. Niektóre z tych białek działają również jako receptory. Wiązanie ligandu ze stakimireceptorem aktywuje jego właściwości enzymatyczne; 5) Zapewnienie polaryzacji membrany, generowanie różnicy elektryczny potencjały między zewnętrznymi I wewnętrzny strona membrany; 6) tworzenie swoistości immunologicznej komórki dzięki obecności antygenów w strukturze błony. Rolę antygenów z reguły pełnią odcinki cząsteczek białka wystające ponad powierzchnię błony i związane z nimi cząsteczki węglowodanów. Swoistość immunologiczna ma znaczenie, gdy komórki łączą się w tkankę i wchodzą w interakcję z komórkami nadzoru immunologicznego w organizmie; 7) zapewnienie selektywnej przepuszczalności substancji przez błonę i ich transport między cytozolem a środowiskiem (patrz poniżej).

Powyższe zestawienie funkcji błon komórkowych wskazuje, że biorą one wielopłaszczyznowy udział w mechanizmach regulacji neurohumoralnej organizmu. Bez znajomości szeregu zjawisk i procesów dostarczanych przez struktury membranowe nie jest możliwe zrozumienie i świadome wykonanie niektórych procedur diagnostycznych i działań terapeutycznych. Na przykład dla prawidłowego zastosowania wielu substancje lecznicze trzeba wiedzieć, w jakim stopniu każdy z nich przenika z krwi do płynu tkankowego i do cytosolu.

rozproszony i ja i transportu substancji przez komórki membrany. Przejście substancji przez błony komórkowe odbywa się z powodu różnych rodzajów dyfuzji lub aktywności

transport.

prosta dyfuzja odbywa się z powodu gradientów stężeń określonej substancji, ładunku elektrycznego lub ciśnienia osmotycznego między bokami błony komórkowej. Na przykład średnia zawartość jonów sodu w osoczu krwi wynosi 140 mM / l, aw erytrocytach - około 12 razy mniej. Ta różnica stężeń (gradient) tworzy siłę napędową, która zapewnia przejście sodu z osocza do krwinek czerwonych. Jednak szybkość takiego przejścia jest niska, ponieważ membrana ma bardzo niską przepuszczalność dla jonów Na +. Przepuszczalność tej membrany dla potasu jest znacznie większa. Energia metabolizmu komórkowego nie jest wydawana na procesy prostej dyfuzji. Wzrost szybkości dyfuzji prostej jest wprost proporcjonalny do gradientu stężeń substancji między bokami membrany.

Ułatwiona dyfuzja, podobnie jak prosty, podąża za gradientem stężeń, ale różni się od prostego tym, że określone cząsteczki nośnika są koniecznie zaangażowane w przechodzenie substancji przez membranę. Cząsteczki te przenikają przez błonę (mogą tworzyć kanały) lub przynajmniej są z nią związane. Przewożona substancja musi mieć kontakt z przewoźnikiem. Następnie transporter zmienia swoją lokalizację w błonie lub swoją konformację w taki sposób, że dostarcza substancję na drugą stronę błony. Jeżeli udział nośnika jest konieczny do transbłonowego przejścia substancji, to zamiast terminu często używa się terminu „dyfuzja” transport substancji przez błonę.

W przypadku dyfuzji ułatwionej (w przeciwieństwie do dyfuzji prostej), jeśli następuje wzrost gradientu stężenia transbłonowego substancji, wówczas szybkość jej przejścia przez błonę wzrasta tylko do momentu, w którym zaangażowane są wszystkie nośniki błonowe. Przy dalszym wzroście takiego spadku prędkość transportu pozostanie niezmieniona; to jest nazwane zjawisko nasycenia. Przykładami transportu substancji na drodze ułatwionej dyfuzji są: transfer glukozy z krwi do mózgu, reabsorpcja aminokwasów i glukozy z pierwotnego moczu do krwi w kanalikach nerkowych.

Dyfuzja wymiany - transport substancji, w którym może zachodzić wymiana cząsteczek tej samej substancji znajdujących się po przeciwnych stronach błony. Stężenie substancji po każdej stronie membrany pozostaje niezmienione.

Odmianą dyfuzji wymiennej jest wymiana cząsteczki jednej substancji na jedną lub więcej cząsteczek innej substancji. Na przykład we włóknach mięśni gładkich naczyń krwionośnych i oskrzeli jednym ze sposobów usuwania jonów Ca 2+ z komórki jest ich wymiana na zewnątrzkomórkowe jony Na +. W przypadku trzech napływających jonów sodu jeden jon wapnia jest usuwany z komórka. Powstaje współzależny ruch sodu i wapnia przez błonę w przeciwnych kierunkach (ten rodzaj transportu to tzw antyport). W ten sposób komórka zostaje uwolniona od nadmiaru Ca 2+ , co jest warunkiem koniecznym do rozluźnienia włókien mięśni gładkich. Znajomość mechanizmów transportu jonów przez błony i sposobów oddziaływania na ten transport jest niezbędnym warunkiem nie tylko zrozumienia mechanizmów regulacji funkcji życiowych, ale także prawidłowego doboru leków stosowanych w leczeniu wielu schorzeń (nadciśnienie , astma oskrzelowa, zaburzenia rytmu serca, woda metabolizm soli itd.).

transport aktywny różni się od pasywnego tym, że działa wbrew gradientom stężeń substancji, wykorzystując energię ATP, która powstaje w wyniku metabolizmu komórkowego. Dzięki transportowi aktywnemu można pokonać siły nie tylko koncentracji, ale także gradientu elektrycznego. Na przykład przy aktywnym transporcie Na + z komórki pokonywany jest nie tylko gradient stężeń (na zewnątrz zawartość Na + jest 10-15 razy większa), ale także opór ładunku elektrycznego (na zewnątrz błona komórkowa w zdecydowanej większości komórek jest naładowany dodatnio, a to stwarza przeciwdziałanie uwalnianiu dodatnio naładowanego Na+ z komórki).

Aktywny transport Na+ zapewnia białko Na+, zależna od K+ ATPaza. W biochemii końcówka „aza” jest dodawana do nazwy białka, jeśli ma ono właściwości enzymatyczne. Zatem nazwa ATPaza zależna od Na + , K + oznacza, że ​​substancja ta jest białkiem, które rozszczepia kwas adenozynotrójfosforowy tylko wtedy, gdy zachodzi obligatoryjna interakcja z jonami Na + i K +, jony sodu oraz transport dwóch jonów potasu do komórka.

Istnieją również białka, które aktywnie transportują jony wodoru, wapnia i chloru. We włóknach mięśni szkieletowych ATPaza zależna od Ca 2+ jest wbudowana w błony siateczki sarkoplazmatycznej, która tworzy pojemniki wewnątrzkomórkowe (cysterny, rurki podłużne) gromadzące Ca 2+. Pompa wapniowa, dzięki energii rozszczepienia ATP, przenosi Jony Ca 2+ z sarkoplazmy do cystern retikulum mogą tworzyć w nich stężenie Ca + zbliżone do 1 (G 3 M, czyli 10 000 razy większe niż w sarkoplazmie włókna.

wtórny transport aktywny charakteryzujący się tym, że przenoszenie substancji przez błonę wynika z gradientu stężeń innej substancji, dla której istnieje aktywny mechanizm transportu. Najczęściej wtórny transport aktywny zachodzi poprzez zastosowanie gradientu sodu, czyli Na+ przechodzi przez membranę w kierunku jego niższego stężenia i ciągnie za sobą inną substancję. W takim przypadku zwykle stosuje się określone białko nośnikowe wbudowane w błonę.

Na przykład transport aminokwasów i glukozy z pierwotnego moczu do krwi, prowadzony w początkowym odcinku kanalików nerkowych, zachodzi dzięki temu, że białko transportujące błonę kanalikową nabłonek wiąże się z aminokwasem i jonem sodu, i tylko wtedy zmienia swoją pozycję w błonie w taki sposób, że przenosi aminokwas i sód do cytoplazmy. Do obecności takiego transportu konieczne jest, aby stężenie sodu na zewnątrz komórki było znacznie wyższe niż wewnątrz.

Aby zrozumieć mechanizmy regulacji humoralnej w organizmie, konieczna jest znajomość nie tylko struktury i przepuszczalności błon komórkowych dla różnych substancji, ale także struktury i przepuszczalności bardziej złożonych formacji znajdujących się między krwią a tkankami różnych narządów.

Fizjologia barier histohematycznych (HGB). Bariery histohematyczne to połączenie mechanizmów morfologicznych, fizjologicznych i fizykochemicznych, które funkcjonują jako całość i regulują interakcje między krwią a narządami. Bariery histohematyczne biorą udział w tworzeniu homeostazy organizmu i poszczególnych narządów. Ze względu na obecność HGB każdy narząd żyje we własnym, szczególnym środowisku, które pod względem składu poszczególnych składników może znacznie różnić się od osocza krwi. Szczególnie silne bariery istnieją między krwią a mózgiem, krwią i tkanką gonad, krwią i wilgocią komory oka. Bezpośredni kontakt z krwią ma warstwę barierową utworzoną przez śródbłonek naczyń włosowatych, dalej dochodzi do błony podstawnej ze spirycytami (warstwa środkowa), a następnie z komórek przydankowych narządów i tkanek (warstwa zewnętrzna). Bariery histohematyczne zmieniające ich przepuszczalność dla różnych substancji mogą ograniczać lub ułatwiać ich dostarczanie do narządu. Dla wielu substancji toksycznych są one nieprzepuszczalne. To jest ich funkcja ochronna.

Bariera krew-mózg (BBB) ​​– jest to zestaw struktur morfologicznych, mechanizmów fizjologicznych i fizykochemicznych, które funkcjonują jako całość i regulują interakcję krwi i tkanki mózgowej. Podstawą morfologiczną BBB jest śródbłonek i błona podstawna naczyń włosowatych mózgu, elementy śródmiąższowe oraz glikokaliks, neuroglej, których osobliwe komórki (astrocyty) pokrywają swoimi odnóżami całą powierzchnię naczynia włosowatego. Mechanizmy barierowe obejmują również układy transportowe śródbłonka ścian naczyń włosowatych, w tym pino- i egzocytozę, retikulum endoplazmatyczne, tworzenie kanałów, układy enzymatyczne modyfikujące lub niszczące napływające substancje, a także białka pełniące rolę nośników. W strukturze błon śródbłonka naczyń włosowatych mózgu, a także w wielu innych narządach, znaleziono białka akwaporyny, które tworzą kanały selektywnie przepuszczające cząsteczki wody.

Naczynia włosowate mózgu różnią się od naczyń włosowatych w innych narządach tym, że komórki śródbłonka tworzą ciągłą ścianę. W punktach styku zewnętrzne warstwy komórek śródbłonka łączą się, tworząc tzw. połączenia ścisłe.

Wśród funkcji BBB są ochronne i regulacyjne. Chroni mózg przed działaniem obcych i toksycznych substancji, uczestniczy w transporcie substancji między krwią a mózgiem, a tym samym tworzy homeostazę płynu międzykomórkowego mózgu i płynu mózgowo-rdzeniowego.

Bariera krew-mózg jest selektywnie przepuszczalna dla różnych substancji. Niektóre substancje biologicznie czynne (np. katecholaminy) praktycznie nie przechodzą przez tę barierę. Wyjątkiem jest tylko niewielkie obszary bariery na granicy z przysadką mózgową, nasady i niektóre obszary podwzgórza, gdzie przepuszczalność BBB dla wszystkich substancji jest wysoka. W obszarach tych stwierdzono szczeliny lub kanały penetrujące śródbłonek, przez które substancje z krwi przedostają się do płynu pozakomórkowego tkanki mózgowej lub do samych neuronów.

Wysoka przepuszczalność BBB w tych obszarach umożliwia dotarcie substancji biologicznie czynnych do tych neuronów podwzgórza i komórek gruczołowych, na których zamyka się obwód regulacyjny układów neuroendokrynnych organizmu.

Cechą charakterystyczną funkcjonowania BBB jest regulacja przepuszczalności substancji adekwatnie do panujących warunków. Regulacja jest spowodowana: 1) zmianami w obszarze otwartych naczyń włosowatych, 2) zmianami prędkości przepływu krwi, 3) zmianami stanu błon komórkowych i substancji międzykomórkowej, aktywności komórkowych układów enzymatycznych, pinotem i egzocytozą.

Uważa się, że BBB, stwarzając istotną przeszkodę w przenikaniu substancji z krwi do mózgu, jednocześnie dobrze przepuszcza te substancje w kierunku przeciwnym z mózgu do krwi.

Przepuszczalność BBB dla różnych substancji jest bardzo zróżnicowana. Substancje rozpuszczalne w tłuszczach z reguły łatwiej przenikają przez BBB niż substancje rozpuszczalne w wodzie. Tlen, dwutlenek węgla, nikotyna, alkohol etylowy, heroina, rozpuszczalne w tłuszczach antybiotyki (chloramfenikol itp.) przenikają stosunkowo łatwo.

Glukoza nierozpuszczalna w tłuszczach i niektóre niezbędne aminokwasy nie mogą przedostać się do mózgu na drodze prostej dyfuzji. Są one rozpoznawane i transportowane przez specjalnych przewoźników. System transportu jest na tyle specyficzny, że rozróżnia stereoizomery glukozy D- i L. D-glukoza jest transportowana, podczas gdy L-glukoza nie. Transport ten zapewniają białka nośnikowe wbudowane w błonę. Transport jest niewrażliwy na insulinę, ale hamowany przez cytocholazynę B.

Duże aminokwasy obojętne (np. fenyloalanina) są transportowane w podobny sposób.

Istnieje również transport aktywny. Na przykład dzięki transportowi aktywnemu wbrew gradientom stężeń transportowane są jony Na + K +, aminokwas glicyna, który działa jako mediator hamujący.

Podane materiały charakteryzują metody przenikania substancji biologicznie ważnych przez bariery biologiczne. Są one niezbędne do zrozumienia humoru racje żywnościowe w organizmie.

Pytania kontrolne i zadania

Jakie są podstawowe warunki utrzymania czynności życiowej organizmu?

Jaka jest interakcja organizmu ze środowiskiem zewnętrznym? Zdefiniuj pojęcie adaptacji do środowiska istnienia.

Jakie jest środowisko wewnętrzne organizmu i jego składników?

Co to jest homeostaza i stałe homeostatyczne?

Wymień granice fluktuacji twardych i plastycznych stałych homeostatycznych. Zdefiniuj pojęcie ich rytmów okołodobowych.

Wymień najważniejsze pojęcia teorii regulacji homeostatycznej.

7 Zdefiniuj podrażnienia i czynniki drażniące. Jak klasyfikuje się bodźce?

Jaka jest różnica między pojęciem „receptora” z punktu widzenia biologii molekularnej i morfofunkcjonalnego?

Zdefiniuj pojęcie ligandów.

Co to jest regulacja fizjologiczna i regulacja w pętli zamkniętej? Jakie są jego składniki?

Wymień rodzaje i rolę informacji zwrotnej.

Podaj definicję pojęcia punktu nastawy regulacji homeostatycznej.

Jakie są poziomy systemów regulacyjnych?

Jaka jest jedność i cechy charakterystyczne regulacji nerwowej i humoralnej w organizmie?

Jakie są rodzaje regulacji humoralnej? Daj im opis.

Jaka jest budowa i właściwości błon komórkowych?

17 Jakie są funkcje błon komórkowych?

Na czym polega dyfuzja i transport substancji przez błony komórkowe?

Opisz i podaj przykłady aktywnego transportu błonowego.

Zdefiniuj pojęcie barier histohematycznych.

Co to jest bariera krew-mózg i jaka jest jej rola? T;

BUDOWA, FUNKCJE

Człowiek musi nieustannie regulować procesy fizjologiczne zgodnie z własnymi potrzebami i zmianami w otoczeniu. Do realizacji ciągłej regulacji procesów fizjologicznych stosuje się dwa mechanizmy: humoralny i nerwowy.

Model sterowania neurohumoralnego oparty jest na zasadzie dwuwarstwowej sieci neuronowej. Rolę neuronów formalnych w pierwszej warstwie w naszym modelu pełnią receptory. Druga warstwa składa się z jednego formalnego neuronu – ośrodka serca. Jego sygnały wejściowe są sygnałami wyjściowymi receptorów. Wartość wyjściowa czynnika neurohumoralnego jest przekazywana wzdłuż pojedynczego aksonu formalnego neuronu drugiej warstwy.

Męskie hormony płciowe regulują wzrost i rozwój ciała, pojawianie się drugorzędowych cech płciowych - wzrost wąsów, rozwój charakterystycznego owłosienia innych części ciała, zgrubienie głosu, zmiany w budowie ciała.

Żeńskie hormony płciowe regulują rozwój drugorzędowych cech płciowych u kobiet - wysoki głos, krągłe kształty ciała, rozwój gruczołów sutkowych, kontrolują cykle płciowe, przebieg ciąży i porodu. Oba rodzaje hormonów są wytwarzane zarówno przez mężczyzn, jak i kobiety.

organizm

Regulacja funkcji komórek, tkanek i narządów, zależności między nimi, tj. integralność organizmu, jedność organizmu i środowiska zewnętrznego jest realizowana przez układ nerwowy i szlak humoralny. Innymi słowy, mamy do czynienia z dwoma mechanizmami regulacji funkcji – nerwowym i humoralnym.

Regulacja nerwowa jest przeprowadzana przez układ nerwowy, mózg i rdzeń kręgowy przez nerwy, które zaopatrują wszystkie narządy naszego ciała. Ciało jest stale pod wpływem pewnych bodźców. Ciało reaguje na wszystkie te bodźce określoną aktywnością lub, jak to zwykle bywa, funkcje organizmu dostosowują się do stale zmieniających się warunków środowiskowych. Tak więc spadkowi temperatury powietrza towarzyszy nie tylko zwężenie naczyń krwionośnych, ale także wzrost metabolizmu w komórkach i tkankach, aw konsekwencji wzrost wytwarzania ciepła. Dzięki temu ustala się pewna równowaga między przenoszeniem ciepła a wytwarzaniem ciepła, nie dochodzi do wychłodzenia organizmu i utrzymywana jest stała temperatura ciała. Podrażnienie pokarmowe kubków smakowych pasków do ust powoduje wydzielanie się śliny i innych soków trawiennych. pod wpływem którego zachodzi trawienie pokarmu. Dzięki temu do komórek i tkanek dostają się niezbędne substancje i ustala się pewna równowaga między dysymilacją a asymilacją. Zgodnie z tą zasadą następuje regulacja innych funkcji organizmu.

Regulacja nerwowa ma charakter odruchowy. Różne bodźce są odbierane przez receptory. Powstałe pobudzenie z receptorów przez nerwy czuciowe jest przekazywane do ośrodkowego układu nerwowego, a stamtąd przez nerwy ruchowe do narządów, które wykonują określoną czynność. Takie reakcje organizmu na bodźce realizowane są przez ośrodkowy układ nerwowy. zwany refleks. Nazywa się ścieżkę, wzdłuż której przenoszone jest wzbudzenie podczas odruchu łuk odruchowy. Refleks jest zróżnicowany. IP Pavlov podzielił wszystkie odruchy na bezwarunkowe i warunkowe. Odruchy bezwarunkowe to odruchy wrodzone, które są dziedziczone. Przykładem takich odruchów są odruchy naczynioruchowe (zwężenie lub rozszerzenie naczyń krwionośnych w odpowiedzi na podrażnienie skóry zimnem lub ciepłem), odruch ślinienia (ślina, gdy kubki smakowe są podrażnione pokarmem) i wiele innych.

Odruchy warunkowe są odruchami nabytymi, rozwijają się przez całe życie zwierzęcia lub człowieka. Te odruchy występują

tylko pod pewnymi warunkami i może zniknąć. Przykładem odruchów warunkowych jest wydzielanie śliny na widok jedzenia, podczas wąchania jedzenia, a u człowieka nawet podczas mówienia o nim.

Regulacja humoralna (Humor - płyn) odbywa się przez krew i inne płyny oraz składniki środowisko wewnętrzne organizm, różne substancje chemiczne, które są wytwarzane w samym ciele lub pochodzą ze środowiska zewnętrznego. Przykładami takich substancji są hormony wydzielane przez gruczoły dokrewne oraz witaminy, które dostają się do organizmu wraz z pożywieniem. Substancje chemiczne są przenoszone przez krew w całym ciele i wpływają na różne funkcje, w szczególności na metabolizm w komórkach i tkankach. Ponadto każda substancja wpływa na określony proces, który zachodzi w określonym narządzie.

nerwowy i mechanizm humoralny s regulacja funkcji są ze sobą powiązane. W ten sposób układ nerwowy wywiera regulujący wpływ na narządy nie tylko bezpośrednio przez nerwy, ale także przez gruczoły dokrewne, zmieniając intensywność powstawania hormonów w tych narządach i ich przenikanie do krwi.

Z kolei wiele hormonów i innych substancji wpływa na układ nerwowy.

W żywym organizmie nerwowa i humoralna regulacja różnych funkcji odbywa się zgodnie z zasadą samoregulacji, tj. automatycznie. Zgodnie z tą zasadą regulacji ciśnienie krwi, stałość składu i właściwości fizykochemicznych krwi oraz temperatura ciała są utrzymywane na określonym poziomie. metabolizm, czynność serca, układu oddechowego i innych narządów podczas pracy fizycznej itp. zmieniają się w ściśle skoordynowany sposób.

Dzięki temu utrzymywane są pewne względnie stałe warunki, w których przebiega aktywność komórek i tkanek organizmu, czyli zachowana jest stałość środowiska wewnętrznego.

Należy zauważyć, że u człowieka układ nerwowy odgrywa wiodącą rolę w regulacji czynności życiowych organizmu.

Tak więc organizm ludzki jest pojedynczym, integralnym, złożonym, samoregulującym się i samorozwijającym się systemem biologicznym o pewnych rezerwowych możliwościach. W której

wiedzą, że zdolność do wykonywania pracy fizycznej może wzrosnąć wielokrotnie, ale do pewnego limitu. Natomiast aktywność umysłowa właściwie nie ma ograniczeń w swoim rozwoju.

Systematyczna praca mięśni pozwala, poprawiając funkcje fizjologiczne mobilizują rezerwy organizmu, o których istnieniu wielu nawet nie wie. Należy zauważyć, że istnieje proces odwrotny funkcjonalność ciała i przyspieszone starzenie się wraz ze spadkiem aktywności fizycznej.

W trakcie ćwiczeń fizycznych poprawia się wyższa aktywność nerwowa i funkcje ośrodkowego układu nerwowego. nerwowo-mięśniowy. układu sercowo-naczyniowego, oddechowego, wydalniczego i innych, metabolizmu i energii oraz systemu ich regulacji neurohumoralnej.

Organizm ludzki, wykorzystując właściwości samoregulacji procesów wewnętrznych pod wpływem czynników zewnętrznych, realizuje najważniejszą właściwość – adaptację do zmieniających się warunków zewnętrznych, która jest czynnikiem decydującym o możliwości rozwijania cech fizycznych i zdolności motorycznych podczas treningu.

Rozważmy bardziej szczegółowo charakter zmian fizjologicznych w procesie treningu.

Aktywność fizyczna prowadzi do różnorodnych zmian w metabolizmie, których charakter zależy od czasu trwania, mocy pracy oraz liczby zaangażowanych mięśni. W trakcie wysiłku przeważają procesy kataboliczne, mobilizacja i wykorzystanie substratów energetycznych oraz gromadzenie pośrednich produktów przemiany materii. Okres odpoczynku charakteryzuje się przewagą procesów anabolicznych, gromadzeniem rezerwy składniki odżywcze zwiększona synteza białek.

Szybkość odzyskiwania zależy od wielkości zmian zachodzących podczas pracy, to znaczy od wielkości obciążenia.

W okresie odpoczynku eliminowane są zmiany metaboliczne, które zaszły podczas pracy mięśni. Jeżeli podczas aktywności fizycznej przeważają procesy kataboliczne, mobilizacja i wykorzystanie substratów energetycznych, następuje kumulacja pośrednich produktów przemiany materii, to okres spoczynku charakteryzuje się przewagą procesów anabolicznych, gromadzeniem zapasu składników odżywczych i wzmożoną syntezą białek.

W okresie poprodukcyjnym wzrasta intensywność utleniania tlenowego, zwiększa się zużycie tlenu, tj. dług tlenowy jest wyeliminowany. Substratem do utleniania są pośrednie produkty przemiany materii powstające podczas pracy mięśni, kwas mlekowy, ciała ketonowe, ketokwasy. Zapasy węglowodanów podczas pracy fizycznej z reguły ulegają znacznemu zmniejszeniu, dlatego głównym substratem utleniania stają się kwasy tłuszczowe. Ze względu na zwiększone wykorzystanie lipidów w okresie rekonwalescencji, współczynnik oddechowy maleje.

Okres rekonwalescencji charakteryzuje się wzmożoną biosyntezą białek, która jest hamowana podczas pracy fizycznej, zwiększa się również powstawanie i wydalanie z organizmu końcowych produktów metabolizmu białek (mocznika itp.).

Szybkość regeneracji zależy od wielkości zmian zachodzących podczas eksploatacji, tj. od wielkości obciążenia, co schematycznie pokazano na ryc. 1

Ryc.1 Schemat procesów wydatkowania i odzyskiwania źródeł

energii podczas aktywności mięśniowej o intensywności militarnej

Odzyskiwanie zmian zachodzących pod wpływem obciążeń o małej i średniej intensywności jest wolniejsze niż po obciążeniach o zwiększonej i ekstremalnej intensywności, co tłumaczy się głębszymi zmianami w okresie pracy. Po zwiększonej intensywności obciążeń obserwowane tempo metabolizmu substancji nie tylko osiąga poziom początkowy, ale także go przekracza. Ten wzrost powyżej poziomu początkowego nazywa się super regeneracja (superkompensacja). Rejestrowana jest dopiero wtedy, gdy ładunek przekroczy określony poziom wartości, tj. gdy wynikające z tego zmiany metabolizmu wpływają na aparat genetyczny komórki. Nasilenie nadmiernej regeneracji i czas jej trwania są bezpośrednio zależne od intensywności obciążenia.

Zjawisko obezwładnienia jest ważnym mechanizmem adaptacji (narządu) do zmieniających się warunków funkcjonowania i ma znaczenie dla zrozumienia biochemicznych podstaw treningu sportowego. Należy zauważyć, że jako ogólny wzorzec biologiczny rozciąga się nie tylko na gromadzenie materiału energetycznego, ale także na syntezę białek, co w szczególności przejawia się w postaci przerostu roboczego mięśni szkieletowych, mięśnia sercowego . Po intensywnym obciążeniu wzrasta synteza szeregu enzymów (indukcja enzymów), wzrasta stężenie fosforanu kreatyny, mioglobiny i zachodzi szereg innych zmian.

Stwierdzono, że aktywna aktywność mięśni powoduje wzrost aktywności układu sercowo-naczyniowego, oddechowego i innych układów organizmu. W każdej działalności człowieka wszystkie narządy i układy organizmu działają wspólnie, w ścisłej jedności. Zależność ta jest realizowana za pomocą układu nerwowego i regulacji humoralnej (płynnej).

Układ nerwowy reguluje aktywność organizmu poprzez impulsy bioelektryczne. Główne procesy nerwowe to pobudzenie i hamowanie zachodzące w komórkach nerwowych. Pobudzenie- aktywny stan komórek nerwowych, kiedy przekazują muł, same kierują impulsy nerwowe do innych komórek: nerwowej, mięśniowej, gruczołowej i innych. Hamowanie- stan komórek nerwowych, kiedy ich aktywność ma na celu regenerację.Na przykład sen to stan układu nerwowego, w którym zdecydowana większość komórek nerwowych ośrodkowego układu nerwowego jest zahamowana.

Regulacja humoralna odbywa się poprzez krew za pomocą specjalnych substancji chemicznych (hormonów) wydzielanych przez gruczoły dokrewne, stosunek stężeń CO2 i O2 poprzez inne mechanizmy. Na przykład w stanie przedstartowym, kiedy spodziewana jest intensywna aktywność fizyczna, gruczoły dokrewne (nadnercza) wydzielają do krwi specjalny hormon, adrenalinę, który pomaga zwiększyć aktywność układu sercowo-naczyniowego.

Regulacja humoralna i nerwowa są przeprowadzane w jedności. Wiodącą rolę przypisuje się ośrodkowemu układowi nerwowemu, mózgowi, który jest niejako centralnym ośrodkiem kontrolującym żywotną aktywność organizmu.

2.10.1. Odruchowa natura i odruchowe mechanizmy aktywności ruchowej

Układ nerwowy działa na zasadzie odruchu. Odziedziczone odruchy, nieodłącznie związane z układem nerwowym od urodzenia, w jego strukturze, w połączeniach między komórkami nerwowymi, nazywane są odruchami bezwarunkowymi. Łączenie w długie łańcuchy odruchy bezwarunkowe są podstawą zachowań instynktownych. U ludzi i u zwierząt wyższych zachowanie opiera się na odruchach warunkowych rozwijanych w procesie życia na podstawie odruchów bezwarunkowych.

Aktywność sportowa i zawodowa osoby, w tym opanowanie umiejętności motorycznych, odbywa się zgodnie z zasadą związku odruchów warunkowych i stereotypów dynamicznych z odruchami bezwarunkowymi.

Aby wykonywać wyraźnie ukierunkowane ruchy, konieczne jest ciągłe otrzymywanie sygnałów do ośrodkowego układu nerwowego o stanie funkcjonalnym mięśni, o stopniu ich skurczu, napięcia i rozluźnienia, o postawie ciała, o położeniu stawów i kąt ich zgięcia.

Wszystkie te informacje przekazywane są z receptorów układów czuciowych, a zwłaszcza z receptorów układu ruchowego czuciowego, z tzw.

Z tych receptorów, na zasadzie sprzężenia zwrotnego i mechanizmu odruchowego, OUN otrzymuje pełną informację o wykonaniu danej czynności ruchowej io jej porównaniu z zadanym programem.

Każdy, nawet najprostszy ruch wymaga ciągłej korekty, której dostarczają informacje płynące z proprioreceptorów i innych układów sensorycznych. Przy wielokrotnym powtarzaniu czynności ruchowej impulsy z receptorów docierają do ośrodków motorycznych w ośrodkowym układzie nerwowym, które odpowiednio zmieniają swoje impulsy idące do mięśni w celu usprawnienia wyuczonego ruchu.

Dzięki tak złożonemu mechanizmowi odruchu poprawia się aktywność ruchowa.

Edukacja motoryczna

Zdolność motoryczna jest formą działań motorycznych rozwijanych zgodnie z mechanizmem odruch warunkowy w wyniku odpowiednich systematycznych ćwiczeń.

Proces kształtowania umiejętności motorycznych przebiega kolejno przez trzy fazy: uogólnienie, koncentrację, automatyzację.

Faza uogólnienia Charakteryzuje się rozszerzeniem i nasileniem procesu pobudzenia, w wyniku czego do pracy zaangażowane są dodatkowe grupy mięśniowe, a napięcie pracujących mięśni okazuje się nieracjonalnie duże. W tej fazie ruchy są ograniczone, nieekonomiczne, słabo skoordynowane i niedokładne.

Zmienia się faza uogólnienia faza koncentracji, gdy nadmierne pobudzenie, na skutek zróżnicowanego hamowania, koncentruje się w odpowiednich obszarach mózgu. Zanika nadmierna intensywność ruchów, stają się one dokładne, oszczędne, wykonywane swobodnie, bez napięcia, stabilnie.

W faza automatyzacji umiejętność jest udoskonalona i utrwalona, ​​wykonywanie poszczególnych ruchów staje się niejako automatyczne i nie jest wymagana aktywna kontrola świadomości, którą można przełączyć na otoczenie, poszukiwanie rozwiązania itp. Zautomatyzowana umiejętność wyróżnia się wysoką dokładnością i stabilnością w wykonywaniu wszystkich jej ruchów składowych.

Automatyzacja umiejętności umożliwia wykonywanie kilku czynności motorycznych jednocześnie.

W kształtowaniu umiejętności motorycznych zaangażowane są różne analizatory: motoryczne (proprioceptywne), przedsionkowe, słuchowe, wzrokowe, dotykowe.

2.10.3 Procesy tlenowe, beztlenowe

Aby praca mięśni mogła trwać, konieczne jest, aby tempo resyntezy ATP odpowiadało jego zużyciu. Istnieją trzy sposoby resyntezy (uzupełnienia ATP zużytego podczas pracy):

· tlenowy (fosforylacja oddechowa);

· mechanizmy beztlenowe;

· fosforan kreatyny i glikoliza beztlenowa.

Praktycznie przy każdej pracy (wykonywaniu ćwiczeń fizycznych) dostarczanie energii odbywa się dzięki działaniu wszystkich trzech mechanizmów resyntezy ATP. W związku z tymi różnicami wszystkie rodzaje ćwiczeń fizycznych (prac fizycznych) zostały podzielone na dwa rodzaje. Jedna z nich – praca aerobowa (wydajność) obejmuje ćwiczenia wykonywane głównie dzięki tlenowym mechanizmom dostarczania energii: resynteza ATP odbywa się poprzez fosforylację oddechową podczas utleniania różnych substratów przy udziale tlenu wnikającego do komórki mięśniowej. Drugi rodzaj pracy to praca anaerobowa (wydajność), do tego rodzaju pracy zalicza się ćwiczenia, których wykonanie jest krytycznie uzależnione od beztlenowych mechanizmów resyntezy ATP w mięśniach. Niekiedy wyróżnia się pracę mieszaną (tlenowo-beztlenową), w której znaczny udział mają zarówno tlenowe, jak i beztlenowe mechanizmy dostarczania energii.

OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA REGULACJI HUMORALNEJ

Regulacja humoralna- jest to rodzaj regulacji biologicznej, w której informacja jest przekazywana za pomocą biologicznie aktywnych substancji chemicznych, które są przenoszone w całym ciele przez krew lub limfę, a także przez dyfuzję w płynie międzykomórkowym.

Różnice między regulacją humoralną i nerwową:

1 Nośnikiem informacji w regulacji humoralnej jest substancja chemiczna, w regulacji nerwowej jest to impuls nerwowy. 2 Przeniesienie regulacji humoralnej odbywa się przez przepływ krwi, limfy, przez dyfuzję: nerwową - za pomocą przewodników nerwowych.

3 Sygnał humoralny rozchodzi się wolniej (prędkość przepływu krwi w naczyniach włosowatych wynosi 0,03 cm/s) niż sygnał nerwowy (prędkość transmisji nerwowej wynosi 120 m/s).

4 Sygnał humoralny nie ma tak dokładnego adresata (działa na zasadzie „każdy, każdy, każdy, kto odpowiada”), jak sygnał nerwowy (na przykład impuls nerwowy jest przekazywany do mięśnia palca). Różnica ta nie jest jednak znacząca, ponieważ komórki mają różną wrażliwość na chemikalia. Dlatego chemikalia działają na ściśle określone komórki, czyli te, które są w stanie odbierać te informacje. wysoka czułość do czynnika humoralnego są tzw komórki docelowe.

5 Regulacja humoralna służy do zapewnienia odpowiedzi, które nie wymagają wysoka prędkość i dokładność wykonania.

6 Regulacja humoralna, podobnie jak regulacja nerwowa, odbywa się za pomocą zamkniętego obwodu regulacyjnego, w którym wszystkie jego elementy są ze sobą połączone (ryc. 6.1). W obwodzie regulacji humoralnej nie ma (jako niezależnej struktury) urządzenia śledzącego (SP), ponieważ jego funkcje pełnią receptory błonowe komórek endokrynnych.

7 Czynniki humoralne, które dostają się do krwi lub limfy, dyfundują do płynu międzykomórkowego, a zatem ich działanie może rozprzestrzeniać się na pobliskie komórki narządów, czyli ich wpływ jest lokalny. Mogą również mieć działanie odległe, rozciągające się na komórki docelowe z odległości.

Spośród substancji biologicznie czynnych główną rolę w regulacji odgrywają hormony. Lokalną regulację można również przeprowadzić dzięki metabolitom powstającym we wszystkich tkankach organizmu, zwłaszcza podczas ich intensywnej aktywności.

Hormony dzielą się na rzeczywiste i tkankowe (ryc. 6.2), prawdziwe hormony produkowane przez gruczoły dokrewne i wyspecjalizowane komórki. Prawdziwe hormony wchodzą w interakcje z komórkami, które nazywane są „celami”, a tym samym wpływają na funkcje organizmu.

hormony tkankowe produkowane przez niewyspecjalizowane komórki różnego rodzaju. Biorą udział w lokalnej regulacji funkcji trzewnych.

Sygnalizacja, przekazywana przez hormony do komórek docelowych, może przebiegać na trzy sposoby:

1 Prawdziwe hormony działają na odległość (odległy), ponieważ gruczoły wydzielania wewnętrznego lub komórki wydzielania wewnętrznego wydzielają hormony do krwi, które są transportowane do komórek docelowych, więc taki system sygnalizacyjny

RYŻ. 6.1.

RYŻ. 6.2.

zwany sygnalizacja endokrynologiczna (na przykład hormony tarczycy, przysadki mózgowej, nadnerczy i wiele innych).

2 Hormony tkankowe mogą oddziaływać poprzez płyn śródmiąższowy na komórki docelowe znajdujące się w pobliżu. - To system sygnalizacja parakrynna (na przykład hormon tkankowy histamina, który jest wydzielany przez komórki enterochromafinowe błony śluzowej żołądka, działa na komórki okładzinowe gruczołów żołądkowych).

3 Niektóre hormony mogą regulować aktywność komórek, które je wytwarzają – to jest system sygnalizacja augrokrynowa (na przykład hormon insulina reguluje jego produkcję przez komórki beta wysp trzustkowych).

Zgodnie ze strukturą chemiczną hormony dzielą się na trzy grupy:

1 Białka i polipeptydy (hormony podwzgórza, przysadki mózgowej, trzustki itp.)- To najliczniejsza grupa hormonów: są rozpuszczalne w wodzie i krążą w osoczu w stanie wolnym; syntetyzowany w komórkach wydzielania wewnętrznego i przechowywany w ziarnistościach wydzielniczych w cytoplazmie; dostać się do krwiobiegu przez egzocytozę, stężenie we krwi mieści się w zakresie 10-12-10-10 mol / l;

W aminokwasach i ich pochodnych. Obejmują one;

Hormony rdzenia nadnerczy - katecholaminy (adrenalina, norepinefryna), które są rozpuszczalne w wodzie oraz pochodne aminokwasu tyrozyny; wydzielane i przechowywane w cytoplazmie w ziarnistościach wydzielniczych; we krwi krążą w stanie wolnym: stężenie adrenaliny w osoczu - 2 10-10 mol / l. norepinefryna - 13 10-10 mol / l;

Hormony tarczycy - tyroksyna, trijodotyronina; są rozpuszczalne w tłuszczach. Są to jedyne substancje w organizmie, które zawierają jod i są wytwarzane przez komórki pęcherzykowe; są wydzielane do krwi na drodze prostej dyfuzji: większość z nich jest transportowana przez krew do stan związany z białkiem transportowym - globuliną wiążącą tyroksynę; stężenie hormonów tarczycy w osoczu - 10-6 mol / l.

3 Hormony steroidowe (hormony kory nadnerczy i gonad) są pochodnymi cholesterolu i rozpuszczają się w tłuszczach; mają wysoką rozpuszczalność w tłuszczach i łatwo przenikają przez błony komórkowe. W osoczu krążą w stanie związanym z białkami transportowymi - globulinami wiążącymi steroidy; stężenie w osoczu -10-9 mol / l.

Okres utajenia hormonów- przerwa między bodźcem wyzwalającym a reakcją hormonalną - może trwać od kilku sekund, minut, godzin lub dni. Tak więc wydzielanie mleka przez gruczoły sutkowe może nastąpić w ciągu kilku sekund po wprowadzeniu hormonu oksytocyny; reakcje metaboliczne na tyroksynę obserwuje się po 3 dniach.

dezaktywacja Hormony występują głównie w wątrobie i nerkach poprzez mechanizmy enzymatyczne, takie jak hydroliza, utlenianie, hydroksylacja, dekarboksylacja i inne. Wydalanie niektórych hormonów z organizmu z moczem lub kałem jest znikome (

Na regulacja fizjologiczna funkcje organizmu realizowane są na poziomie optymalnym dla normalnej wydajności, wsparcie warunków homeostatycznych z procesami metabolicznymi. Jej celem jest zapewnienie, aby organizm był zawsze przystosowany do zmieniających się warunków środowiskowych.

W organizmie człowieka aktywność regulacyjna jest reprezentowana przez następujące mechanizmy:

• regulacja nerwowa;

Praca regulacji nerwowej i humoralnej jest wspólna, są one ze sobą ściśle powiązane. Związki chemiczne regulujące organizm wpływają na neurony z całkowitą zmianą ich stanu. Związki hormonalne wydzielane w odpowiednich gruczołach również wpływają na NS. A funkcje gruczołów produkujących hormony są kontrolowane przez NS, którego znaczenie, przy wsparciu funkcji regulacyjnej dla organizmu, jest ogromne. Czynnik humoralny jest częścią regulacji neurohumoralnej.

Przykłady regulacji

Przejrzystość regulacji pokaże przykład, jak zmienia się ciśnienie osmotyczne krwi, gdy człowiek jest spragniony. Ten rodzaj ciśnienia wzrasta z powodu braku wilgoci w ciele. Prowadzi to do podrażnienia receptorów osmotycznych. Powstałe w ten sposób pobudzenie jest przekazywane drogami nerwowymi do ośrodkowego układu nerwowego. Z niego wiele impulsów dostaje się do przysadki mózgowej, stymulacja następuje wraz z uwolnieniem antydiuretycznego hormonu przysadki mózgowej do krwioobiegu. W krwioobiegu hormon przenika do zakrzywionych kanałów nerkowych i następuje wzrost reabsorpcji wilgoci z ultrafiltratu kłębuszkowego (moczu pierwotnego) do krwioobiegu. Efektem tego jest zmniejszenie ilości moczu wydalanego z wodą oraz przywrócenie ciśnienia osmotycznego organizmu, które odbiegało od normy.

Przy nadmiernym poziomie glukozy we krwi układ nerwowy stymuluje funkcje regionu introsekrecyjnego narządu wydzielania wewnętrznego, który wytwarza hormon insuliny. Już w krwioobiegu wzrosło spożycie hormonu insuliny, niepotrzebna glukoza, pod wpływem jej działania, przechodzi do wątroby, mięśni w postaci glikogenu. wzmocniony Praca fizyczna sprzyja zwiększeniu zużycia glukozy, zmniejsza się jej objętość w krwioobiegu, a funkcje nadnerczy zostają wzmocnione. Hormon adrenaliny odpowiada za przemianę glikogenu w glukozę. W ten sposób regulacja nerwowa wpływająca na gruczoły wewnątrzwydzielnicze stymuluje lub hamuje działanie ważnych aktywnych związków biologicznych.

Regulacja humoralna funkcji życiowych organizmu, w przeciwieństwie do regulacji nerwowej, przy przekazywaniu informacji wykorzystuje inne płynne środowisko organizmu. Transmisja sygnału odbywa się za pomocą związków chemicznych:

• hormonalny;
• mediator;
• elektrolit i wiele innych.

Regulacja humoralna, podobnie jak regulacja nerwowa, zawiera pewne różnice.

• nie ma konkretnego adresu. Przepływ biosubstancji jest dostarczany do różnych komórek ciała;
• informacje dostarczane są z niewielką prędkością, porównywalną z prędkością przepływu mediów bioaktywnych: od 0,5-0,6 do 4,5-5 m/s;
• akcja jest długa.

Nerwowa regulacja funkcji życiowych w organizmie człowieka odbywa się za pomocą ośrodkowego układu nerwowego i PNS. Transmisja sygnału odbywa się za pomocą wielu impulsów.

Rozporządzenie to charakteryzuje się różnicami.

• istnieje określony adres dostarczania sygnału do określonego narządu, tkanki;
• informacje są dostarczane z dużą prędkością. Szybkość impulsu ─ do 115-119 m/s;
• działanie krótkoterminowe.

Regulacja humoralna

Mechanizm humoralny to starożytna forma interakcji, która ewoluowała w czasie. Osoba ma kilka różne opcje wdrożenie tego mechanizmu. Niespecyficzny wariant regulacji jest lokalny.

Lokalna regulacja komórkowa realizowana jest trzema metodami, których podstawą jest przekazywanie sygnałów przez związki na granicy pojedynczego narządu lub tkanki za pomocą:

• kreatywna komunikacja komórkowa;
• proste typy metabolitów;
• aktywne związki biologiczne.

Dzięki twórczemu połączeniu następuje międzykomórkowa wymiana informacji, która jest niezbędna do ukierunkowanego dopasowania wewnątrzkomórkowej syntezy cząsteczek białka z innymi procesami przekształcania komórek w tkanki, różnicowania, rozwoju wraz ze wzrostem, a w rezultacie pełnienie funkcji komórek zawartych w tkance jako integralnym systemie wielokomórkowym.

Metabolit jest produktem procesów metabolicznych, może działać autokrynnie, czyli zmieniać czynność komórkową, przez którą jest uwalniany, lub parakrynnie, czyli zmieniać pracę komórkową, gdzie komórka znajduje się na granicy tego samego tkanki, docierając do niej przez płyn wewnątrzkomórkowy. Na przykład wraz z gromadzeniem się kwasu mlekowego podczas pracy fizycznej naczynia doprowadzające krew do mięśni rozszerzają się, zwiększa się nasycenie mięśni tlenem, jednak siła kurczliwości mięśni maleje. Tak działa regulacja humoralna.

Hormony znajdujące się w tkankach są również związkami biologicznie czynnymi – produktami metabolizmu komórkowego, ale mają bardziej złożoną budowę chemiczną. Prezentowane są:

• aminy biogeniczne;
• kininy;
• angiotensyny;
• prostaglandyny;
• śródbłonek i inne związki.

Związki te zmieniają następujące biofizyczne właściwości komórkowe:

• przepuszczalność membrany;
• ustawienie procesów metabolicznych energii;
• potencjał błonowy;
• reakcje enzymatyczne.

Przyczyniają się również do powstawania mediatorów wtórnych i zmiany ukrwienia tkanek.

BAS (substancje biologicznie czynne) regulują komórki za pomocą specjalnych receptorów błony komórkowej. Substancje biologicznie czynne modulują również wpływy regulacyjne, ponieważ zmieniają wrażliwość komórek na wpływy nerwowe i hormonalne poprzez zmianę liczby receptorów komórkowych i ich podobieństwo do różnych cząsteczek przenoszących informacje.

BAS powstające w różnych tkankach działają autokrynnie i parakrynnie, ale są zdolne do przenikania do krwi i działają ogólnoustrojowo. Niektóre z nich (kininy) powstają z prekursorów znajdujących się w osoczu krwi, więc substancje te, działając miejscowo, powodują nawet rozległy efekt podobny do hormonalnego.

Fizjologiczne dostosowanie funkcji organizmu odbywa się poprzez dobrze skoordynowaną interakcję NS i układu humoralnego. Regulacja nerwowa i regulacja humoralna łączą funkcje organizmu dla jego pełnej funkcjonalności, a organizm ludzki działa jako całość.

Interakcja ludzkiego ciała z warunkami środowiskowymi odbywa się za pomocą aktywnego NS, którego działanie zależy od odruchów.

Każdy organizm, jednokomórkowy lub wielokomórkowy, jest pojedynczą jednostką. Wszystkie jego narządy są ze sobą ściśle powiązane i kontrolowane przez wspólny, precyzyjny, dobrze skoordynowany mechanizm. Im wyżej rozwinięty jest organizm, im bardziej jest złożony i drobniejszy, tym ważniejszy jest dla niego układ nerwowy. Ale w organizmie zachodzi też tzw. humoralna regulacja i koordynacja pracy poszczególnych narządów i układów fizjologicznych. Odbywa się to za pomocą specjalnych wysoce aktywnych chemikaliów, które gromadzą się we krwi i tkankach podczas życia organizmu.

Komórki, tkanki, narządy wydzielają produkty swojego metabolizmu, tzw. metabolity, do otaczającego płynu tkankowego. W wielu przypadkach są to najprostsze związki chemiczne, końcowe produkty kolejnych przemian wewnętrznych zachodzących w żywej materii. Mówiąc obrazowo, są to „odpady produkcyjne”. Ale często takie odpady wykazują niezwykłą aktywność i są w stanie wywołać cały łańcuch nowych procesów fizjologicznych, powstawania nowych związków chemicznych i określonych substancji.

Do bardziej złożonych produktów przemiany materii należą hormony wydzielane do krwi przez gruczoły dokrewne (nadnercza, przysadka mózgowa, tarczyca, gonady itp.) oraz mediatory - przekaźniki pobudzenia nerwowego. Są to silne chemikalia, zwykle o dość złożonym składzie, zaangażowane w ogromną większość procesów życiowych. Mają one decydujący wpływ na różne aspekty aktywności organizmu: wpływają na aktywność umysłową, pogarszają lub poprawiają nastrój, pobudzają sprawność fizyczną i umysłową, pobudzają do aktywności seksualnej. Miłość, poczęcie, rozwój płodu, wzrost, dojrzewanie, instynkty, emocje, zdrowie, choroby przechodzą w naszym życiu pod znakiem układu hormonalnego.

W leczeniu stosuje się wyciągi z gruczołów dokrewnych oraz chemicznie czyste preparaty hormonów sztucznie pozyskiwane w laboratorium różne choroby. Insulina, kortyzon, tyroksyna, hormony płciowe są sprzedawane w aptekach. Oczyszczone i syntetyczne preparaty hormonalne przynoszą ludziom ogromne korzyści. Doktryna fizjologii, farmakologii i patologii narządów wydzielania wewnętrznego stała się w ostatnich latach jednym z najważniejszych działów współczesnej biologii.

Ale w żywym organizmie komórki gruczołów dokrewnych uwalniają do krwi nie chemicznie czysty hormon, ale kompleksy substancji zawierające złożone produkty przemiany materii (białko, lipidy, węglowodany), ściśle związane z substancją czynną i wzmacniające lub osłabiające jej działanie .

Wszystkie te niespecyficzne substancje biorą czynny udział w harmonijnej regulacji funkcji życiowych organizmu. Dostając się do krwi, limfy, płynu tkankowego, odgrywają ważną rolę w humoralnej regulacji procesów fizjologicznych poprzez media płynne.

Regulacja humoralna jest ściśle związana z nerwową i razem z nią tworzy jeden neurohumoralny mechanizm adaptacji regulacyjnych organizmu. Czynniki nerwowe i humoralne są ze sobą tak ściśle splecione, że jakakolwiek przeciwstawność między nimi jest niedopuszczalna, podobnie jak niedopuszczalne jest dzielenie procesów regulacji i koordynacji funkcji w organizmie na autonomiczne składniki jonowe, wegetatywne, zwierzęce. Wszystkie te rodzaje regulacji są ze sobą tak ściśle powiązane, że naruszenie jednej z nich z reguły dezorganizuje pozostałe.

We wczesnych stadiach ewolucji, gdy układ nerwowy jest nieobecny, relacje między poszczególnymi komórkami, a nawet narządami odbywają się w sposób humoralny. Ale w miarę jak rozwija się aparat nerwowy, doskonali się on na wyższych poziomach rozwój fizjologiczny układ humoralny jest coraz bardziej podporządkowany układowi nerwowemu.

Cechy regulacji nerwowej i humoralnej

Mechanizmy regulacji funkcji fizjologicznych tradycyjnie dzieli się na nerwowe i humoralne, choć w rzeczywistości tworzą one jeden system regulacyjny utrzymujący homeostazę i aktywność adaptacyjną organizmu. Mechanizmy te mają liczne powiązania zarówno na poziomie funkcjonowania ośrodków nerwowych, jak i przekazywania informacji sygnałowej do struktur efektorowych. Dość powiedzieć, że podczas realizacji najprostszego odruchu jako elementarnego mechanizmu regulacji nerwowej przekazywanie sygnału z jednej komórki do drugiej odbywa się za pośrednictwem czynników humoralnych - neuroprzekaźników. Wrażliwość receptorów czuciowych na działanie bodźców i stan funkcjonalny neuronów zmienia się pod wpływem hormonów, neuroprzekaźników, szeregu innych substancji biologicznie czynnych, a także najprostszych metabolitów i jonów mineralnych (K+, Na+, Ca -+ , C1~). Z kolei układ nerwowy może wyzwalać lub korygować regulację humoralną. Regulacja humoralna w organizmie podlega kontroli układu nerwowego.

Mechanizmy humoralne są filogenetycznie starsze, są obecne nawet u zwierząt jednokomórkowych i nabierają wielkiej różnorodności w organizmach wielokomórkowych, a zwłaszcza u ludzi.

Nerwowe mechanizmy regulacji ukształtowały się filogenetycznie i kształtują się stopniowo w ontogenezie człowieka. Taka regulacja jest możliwa tylko w strukturach wielokomórkowych, które posiadają komórki nerwowe, które łączą się w obwody nerwowe i tworzą łuki odruchowe.

Regulacja humoralna odbywa się poprzez rozprowadzanie cząsteczek sygnałowych w płynach ustrojowych zgodnie z zasadą „wszyscy, wszyscy, wszyscy” lub zasadą „komunikacji radiowej”.

Regulacja nerwowa odbywa się na zasadzie „listu adresowego” lub „komunikacji telegraficznej”. Sygnalizacja przekazywana jest z ośrodków nerwowych do ściśle określonych struktur, np. do precyzyjnie określonych włókien mięśniowych lub ich grup w danym mięśniu. Tylko w tym przypadku możliwe są celowe, skoordynowane ruchy człowieka.

Regulacja humoralna z reguły odbywa się wolniej niż regulacja nerwowa. Szybkość sygnału (potencjału czynnościowego) w szybkich włóknach nerwowych dochodzi do 120 m/s, podczas gdy prędkość transportu cząsteczki sygnałowej z przepływem krwi w tętnicach jest około 200 razy mniejsza, aw naczyniach włosowatych – tysiące razy mniejsza.

Dotarcie impulsu nerwowego do narządu efektorowego niemal natychmiast wywołuje efekt fizjologiczny (na przykład skurcz mięśnia szkieletowego). Reakcja na wiele sygnałów hormonalnych jest wolniejsza. Na przykład manifestacja odpowiedzi na działanie hormonów tarczycy i kory nadnerczy następuje po kilkudziesięciu minutach, a nawet godzinach.

Mechanizmy humoralne mają pierwszorzędne znaczenie w regulacji procesów metabolicznych, tempa podziałów komórkowych, wzrostu i specjalizacji tkanek, dojrzewania i adaptacji do zmieniających się warunków środowiskowych.

Układ nerwowy zdrowego organizmu wpływa na wszelkie regulacje humoralne i je koryguje. Jednak układ nerwowy ma swoje specyficzne funkcje. Reguluje procesy życiowe wymagające szybkich reakcji, umożliwia odbieranie sygnałów pochodzących z receptorów czuciowych narządów zmysłów, skóry i narządów wewnętrznych. Reguluje napięcie i skurcze mięśni szkieletowych, które zapewniają utrzymanie postawy i ruch ciała w przestrzeni. Układ nerwowy zapewnia manifestację takich funkcji umysłowych, jak doznania, emocje, motywacja, pamięć, myślenie, świadomość, reguluje reakcje behawioralne mające na celu osiągnięcie użytecznego rezultatu adaptacyjnego.

Regulacja humoralna dzieli się na endokrynną i lokalną. Regulacja hormonalna odbywa się dzięki funkcjonowaniu gruczołów dokrewnych (gruczołów dokrewnych), które są wyspecjalizowanymi narządami wydzielającymi hormony.

Charakterystyczną cechą lokalnej regulacji humoralnej jest to, że substancje biologicznie czynne wytwarzane przez komórkę nie dostają się do krwioobiegu, lecz oddziałują na komórkę, która je wytwarza i jej bezpośrednie otoczenie, rozprzestrzeniając się poprzez płyn międzykomórkowy w wyniku dyfuzji. Taka regulacja dzieli się na regulację metabolizmu w komórce z powodu metabolitów, autokrynii, parakrynii, juxtacrinii, interakcji poprzez kontakty międzykomórkowe. Błony komórkowe i wewnątrzkomórkowe odgrywają ważną rolę we wszystkich regulacjach humoralnych z udziałem określonych cząsteczek sygnałowych.

1. Ogólne właściwości hormonów Hormony to substancje biologicznie czynne, które są syntetyzowane w niewielkich ilościach w wyspecjalizowanych komórkach układu hormonalnego i dostarczane poprzez krążące płyny (np. krew) do komórek docelowych, gdzie wywierają swoje działanie regulacyjne.
Hormony, podobnie jak inne cząsteczki sygnałowe, mają pewne wspólne właściwości.
1) są uwalniane z komórek, które je wytwarzają, do przestrzeni pozakomórkowej;
2) nie są elementami strukturalnymi ogniw i nie są wykorzystywane jako źródło energii;
3) są w stanie specyficznie oddziaływać z komórkami, które posiadają receptory dla danego hormonu;
4) wykazują bardzo wysoką aktywność biologiczną – skutecznie działają na komórki już przy bardzo niskich stężeniach (około 10 -6 -10 -11 mol/l).

2. Mechanizmy działania hormonów Hormony wpływają na komórki docelowe.
Komórki docelowe to komórki, które specyficznie oddziałują z hormonami za pomocą specjalnych białek receptorowych. Te białka receptorowe znajdują się na zewnętrznej błonie komórkowej lub w cytoplazmie lub na błonie jądrowej i innych organellach komórki.
Biochemiczne mechanizmy przekazywania sygnału z hormonu do komórki docelowej.
Każde białko receptorowe składa się z co najmniej dwóch domen (regionów), które pełnią dwie funkcje:
1) rozpoznawanie hormonów;
2) przekształcenie i przekazanie odebranego sygnału do komórki.
W jaki sposób białko receptora rozpoznaje cząsteczkę hormonu, z którą może oddziaływać?
Jedna z domen białka receptorowego zawiera region komplementarny do jakiejś części cząsteczki sygnałowej. Proces wiązania receptora z cząsteczką sygnałową jest podobny do procesu tworzenia kompleksu enzym-substrat i można go określić na podstawie wartości stałej powinowactwa.
Większość receptorów nie jest dobrze poznana, ponieważ ich izolacja i oczyszczanie jest bardzo trudne, a zawartość każdego typu receptora w komórkach jest bardzo niska. Wiadomo jednak, że hormony oddziałują na swoje receptory w sposób fizykochemiczny. Między cząsteczką hormonu a receptorem powstają oddziaływania elektrostatyczne i hydrofobowe. Kiedy receptor wiąże się z hormonem, zachodzą zmiany konformacyjne w białku receptora i aktywowany jest kompleks cząsteczki sygnałowej z białkiem receptora. W stanie aktywnym może wywoływać specyficzne reakcje wewnątrzkomórkowe w odpowiedzi na odbierany sygnał. Jeśli synteza lub zdolność białek receptorowych do wiązania się z cząsteczkami sygnałowymi jest zaburzona, pojawiają się choroby - zaburzenia endokrynologiczne. Istnieją trzy rodzaje takich chorób.
1. Związany z niewystarczającą syntezą białek receptorowych.
2. Związane ze zmianami w strukturze receptora - defekty genetyczne.
3. Związany z blokowaniem białek receptorowych przez przeciwciała.

Mechanizmy działania hormonów na komórki docelowe W zależności od budowy hormonu wyróżnia się dwa rodzaje interakcji. Jeśli cząsteczka hormonu jest lipofilowa (na przykład hormony steroidowe), wówczas może penetrować warstwę lipidową zewnętrznej błony komórek docelowych. Jeśli cząsteczka jest duża lub polarna, to jej penetracja do komórki jest niemożliwa. Dlatego dla hormonów lipofilowych receptory znajdują się wewnątrz komórek docelowych, a dla hormonów hydrofilowych receptory znajdują się w błonie zewnętrznej.
W przypadku cząsteczek hydrofilowych mechanizm transdukcji sygnału wewnątrzkomórkowego działa w celu uzyskania odpowiedzi komórkowej na sygnał hormonalny. Dzieje się to przy udziale substancji, które nazywane są wtórnymi pośrednikami. Cząsteczki hormonów mają bardzo zróżnicowany kształt, ale „wtórni posłańcy” już nie.
Niezawodność transmisji sygnału zapewnia bardzo wysokie powinowactwo hormonu do jego białka receptorowego.
Jakie mediatory biorą udział w wewnątrzkomórkowym przekazywaniu sygnałów humoralnych?
Są to cykliczne nukleotydy (cAMP i cGMP), trójfosforan inozytolu, białko wiążące wapń – kalmodulina, jony wapnia, enzymy biorące udział w syntezie cyklicznych nukleotydów, a także kinazy białkowe – enzymy fosforylacji białek. Wszystkie te substancje biorą udział w regulacji aktywności poszczególnych układów enzymatycznych w komórkach docelowych.
Przyjrzyjmy się bardziej szczegółowo mechanizmom działania hormonów i mediatory wewnątrzkomórkowe. Istnieją dwa główne sposoby przekazywania sygnału do komórek docelowych z cząsteczek sygnałowych mechanizm membranowy działania:
1) układy cyklazy adenylanowej (lub cyklazy guanylanowej);
2) mechanizm fosfoinozytydowy.
układ cyklazy adenylanowej.
Główne składniki: błonowy receptor białkowy, białko G, enzym cyklazy adenylanowej, trójfosforan guanozyny, kinazy białkowe.
Ponadto ATP jest wymagane do normalnego funkcjonowania układu cyklazy adenylanowej.
Białko receptorowe, białko G, obok którego znajduje się GTP i enzym (cyklaza adenylanowa), są wbudowane w błonę komórkową.
Do momentu działania hormonu składniki te znajdują się w stanie zdysocjowanym, a po utworzeniu kompleksu cząsteczki sygnałowej z białkiem receptorowym zachodzą zmiany w konformacji białka G. W efekcie jedna z podjednostek białka G nabywa zdolność wiązania się z GTP.
Kompleks białka G-GTP aktywuje cyklazę adenylanową. Cyklaza adenylanowa zaczyna aktywnie przekształcać cząsteczki ATP w cAMP.
cAMP ma zdolność aktywowania specjalnych enzymów – kinaz białkowych, które katalizują reakcje fosforylacji różnych białek z udziałem ATP. Jednocześnie reszty kwasu fosforowego wchodzą w skład cząsteczek białka. Głównym rezultatem tego procesu fosforylacji jest zmiana aktywności fosforylowanego białka. W różnych typach komórek białka o różnej aktywności funkcjonalnej ulegają fosforylacji w wyniku aktywacji układu cyklazy adenylanowej. Na przykład mogą to być enzymy, białka jądrowe, białka błonowe. W wyniku reakcji fosforylacji białka mogą stać się funkcjonalnie aktywne lub nieaktywne.
Takie procesy będą prowadzić do zmian w tempie procesów biochemicznych w komórce docelowej.
Aktywacja układu cyklazy adenylanowej trwa bardzo krótko, ponieważ białko G po związaniu się z cyklazą adenylanową zaczyna wykazywać aktywność GTPazy. Po hydrolizie GTP białko G przywraca swoją konformację i przestaje aktywować cyklazę adenylanową. W rezultacie reakcja tworzenia cAMP ustaje.
Oprócz uczestników układu cyklazy adenylanowej niektóre komórki docelowe mają białka receptorowe związane z białkami G, które prowadzą do hamowania cyklazy adenylanowej. Jednocześnie kompleks GTP-G-białko hamuje cyklazę adenylanową.
Gdy tworzenie cAMP ustaje, reakcje fosforylacji w komórce nie ustają natychmiast: dopóki istnieją cząsteczki cAMP, proces aktywacji kinazy białkowej będzie trwał. Aby zatrzymać działanie cAMP, w komórkach znajduje się specjalny enzym – fosfodiesteraza, który katalizuje reakcję hydrolizy 3,5”-cyklo-AMP do AMP.
Niektóre substancje działające hamująco na fosfodiesterazę (np. alkaloidy kofeina, teofilina) pomagają utrzymać i zwiększyć stężenie cyklo-AMP w komórce. Pod wpływem tych substancji w organizmie wydłuża się czas aktywacji układu cyklazy adenylanowej, czyli zwiększa się działanie hormonu.
Oprócz układów cyklazy adenylanowej lub cyklazy guanylanowej istnieje również mechanizm przekazywania informacji wewnątrz komórki docelowej z udziałem jonów wapnia i trójfosforanu inozytolu.
Trifosforan inozytolu jest substancją będącą pochodną złożonego lipidu – fosfatydu inozytolu. Powstaje w wyniku działania specjalnego enzymu - fosfolipazy „C”, który jest aktywowany w wyniku zmian konformacyjnych w domenie wewnątrzkomórkowej błonowego białka receptorowego.
Enzym ten hydrolizuje wiązanie fosfoestrowe w cząsteczce 4,5-bisfosforanu fosfatydylo-inozytolu, w wyniku czego powstaje diacyloglicerol i trójfosforan inozytolu.
Wiadomo, że powstawanie diacyloglicerolu i trójfosforanu inozytolu prowadzi do wzrostu stężenia zjonizowany wapń wewnątrz komórki. Prowadzi to do aktywacji wielu białek zależnych od wapnia wewnątrz komórki, w tym aktywacji różnych kinaz białkowych. I tutaj, podobnie jak w przypadku aktywacji układu cyklazy adenylanowej, jednym z etapów przekazywania sygnału wewnątrz komórki jest fosforylacja białek, która prowadzi do fizjologicznej odpowiedzi komórki na działanie hormonu.
Specjalne białko wiążące wapń, kalmodulina, bierze udział w pracy mechanizmu sygnalizacji fosfoinozytydu w komórce docelowej. Jest to białko o niskiej masie cząsteczkowej (17 kDa), składające się w 30% z ujemnie naładowanych aminokwasów (Glu, Asp), a zatem zdolne do aktywnego wiązania Ca +2. Jedna cząsteczka kalmoduliny ma 4 miejsca wiązania wapnia. Po interakcji z Ca +2 zachodzą zmiany konformacyjne w cząsteczce kalmoduliny i kompleks "Ca +2 - kalmodulina" staje się zdolny do regulacji aktywności (allosterycznie hamując lub aktywując) wielu enzymów - cyklazy adenylanowej, fosfodiesterazy, Ca +2, Mg + 2-ATPaza i różne kinazy białkowe.
W różnych komórkach, gdy kompleks „Ca + 2-kalmodulina” jest wystawiony na działanie izoenzymów tego samego enzymu (np. cyklazy adenylanowej różnych typów), w niektórych przypadkach obserwuje się aktywację, a w innych hamowanie tworzenia cAMP reakcja. Tak odmienne efekty występują, ponieważ centra allosteryczne izoenzymów mogą zawierać różne rodniki aminokwasowe i ich reakcja na działanie kompleksu Ca+2-kalmodulina będzie różna.
Tak więc rolą „wtórnych przekaźników” w przekazywaniu sygnałów z hormonów w komórkach docelowych może być:
1) cykliczne nukleotydy (c-AMP i c-GMP);
2) jony Ca;
3) kompleks „Sa-kalmodulina”;
4) diacyloglicerol;
5) trójfosforan inozytolu.
Mechanizmy przekazywania informacji z hormonów wewnątrz komórek docelowych za pomocą powyższych mediatorów mają wspólne cechy:
1) jednym z etapów transmisji sygnału jest fosforylacja białek;
2) zakończenie aktywacji następuje w wyniku specjalnych mechanizmów inicjowanych przez samych uczestników procesów – istnieją mechanizmy negatywnego sprzężenia zwrotnego.
Hormony są głównymi humoralnymi regulatorami fizjologicznych funkcji organizmu, a ich właściwości, procesy biosyntezy i mechanizmy działania są obecnie dobrze znane.
Cechy, którymi różnią się hormony od innych cząsteczek sygnałowych, są następujące.
1. Synteza hormonów zachodzi w specjalne komórki układ hormonalny. Synteza hormonów jest główną funkcją komórek wydzielania wewnętrznego.
2. Hormony są wydzielane do krwi, częściej do żyły, czasem do limfy. Inne cząsteczki sygnałowe mogą dotrzeć do komórek docelowych bez wydzielania ich do krążących płynów.
3. Efekt telekrynny (lub działanie odległe) - hormony działają na komórki docelowe w dużej odległości od miejsca syntezy.
Hormony są substancjami wysoce specyficznymi w stosunku do komórek docelowych i wykazują bardzo wysoką aktywność biologiczną.
3. Budowa chemiczna hormonów Struktura hormonów jest inna. Obecnie opisano i wyizolowano około 160 różnych hormonów Organizmy wielokomórkowe. Ze względu na budowę chemiczną hormony można podzielić na trzy grupy:
1) hormony białkowo-peptydowe;
2) pochodne aminokwasów;
3) hormony steroidowe.
Do pierwszej klasy należą hormony podwzgórza i przysadki mózgowej (w gruczołach tych syntetyzowane są peptydy i niektóre białka), a także hormony trzustki i przytarczyc oraz jeden z hormonów tarczycy.
Do drugiej klasy należą aminy, które są syntetyzowane w rdzeniu nadnerczy i nasadach, a także zawierające jod hormony tarczycy.
Trzecia klasa to hormony steroidowe, które są syntetyzowane w korze nadnerczy i gonadach. Pod względem liczby atomów węgla sterydy różnią się od siebie:
C 21 - hormony kory nadnerczy i progesteron;
C 19 - męskie hormony płciowe - androgeny i testosteron;
Od 18 - żeńskie hormony płciowe - estrogeny.
Wspólną cechą wszystkich sterydów jest obecność rdzenia steranowego.
4. Mechanizmy działania układu hormonalnego Układ hormonalny - zespół gruczołów dokrewnych i niektórych wyspecjalizowanych komórek dokrewnych w tkankach, dla których funkcja hormonalna nie jest jedyna (na przykład trzustka pełni nie tylko funkcje hormonalne, ale także zewnątrzwydzielnicze). Każdy hormon jest jednym z jego uczestników i kontroluje pewne reakcje metaboliczne. Jednocześnie istnieją poziomy regulacji w obrębie układu hormonalnego – niektóre gruczoły mają zdolność kontrolowania innych.

Ogólny schemat realizacji funkcji endokrynologicznych organizmu Schemat ten obejmuje najwyższe poziomy regulacji w układzie hormonalnym – podwzgórzu i przysadce mózgowej, które wytwarzają hormony, które same wpływają na procesy syntezy i wydzielania hormonów innych komórek wydzielania wewnętrznego.
Z tego samego schematu wynika, że ​​tempo syntezy i wydzielania hormonów może zmieniać się również pod wpływem hormonów z innych gruczołów lub w wyniku stymulacji przez metabolity niehormonalne.
Widzimy również obecność sprzężeń zwrotnych ujemnych (-) - zahamowanie syntezy i (lub) wydzielania po wyeliminowaniu pierwotnego czynnika, który spowodował przyspieszenie produkcji hormonów.
Dzięki temu zawartość hormonu we krwi utrzymuje się na pewnym poziomie, który zależy od stanu funkcjonalnego organizmu.
Poza tym organizm zazwyczaj tworzy we krwi niewielką rezerwę poszczególnych hormonów (nie widać tego na schemacie). Istnienie takiej rezerwy jest możliwe, ponieważ wiele hormonów we krwi znajduje się w stanie związanym ze specjalnymi białkami transportowymi. Na przykład tyroksyna jest związana z globuliną wiążącą tyroksynę, a glikokortykosteroidy są związane z białkiem transkortyną. Dwie formy takich hormonów – związane z białkami transportowymi i wolne – znajdują się we krwi w stanie dynamicznej równowagi.
Oznacza to, że gdy wolne formy takich hormonów zostaną zniszczone, forma związana ulegnie dysocjacji, a stężenie hormonu we krwi utrzyma się na względnie stałym poziomie. Zatem kompleks hormonu z białkiem transportującym można uznać za rezerwę tego hormonu w organizmie.

Efekty obserwowane w komórkach docelowych pod wpływem hormonów Bardzo ważne jest, aby hormony nie powodowały żadnych nowych reakcji metabolicznych w komórce docelowej. Tworzą jedynie kompleks z białkiem receptorowym. W wyniku przesłania sygnału hormonalnego w komórce docelowej reakcje komórkowe są włączane lub wyłączane, zapewniając odpowiedź komórkową.
W takim przypadku w komórce docelowej można zaobserwować następujące główne efekty:
1) zmiana tempa biosyntezy poszczególnych białek (w tym białek enzymatycznych);
2) zmiana aktywności już istniejących enzymów (np. w wyniku fosforylacji - co już wykazano na przykładzie układu cyklazy adenylanowej;
3) zmiana przepuszczalności błon komórek docelowych dla poszczególnych substancji lub jonów (np. dla Ca +2).
Mówiono już o mechanizmach rozpoznawania hormonów – hormon oddziałuje z komórką docelową tylko w obecności specjalnego białka receptorowego. Wiązanie hormonu z receptorem zależy od parametrów fizykochemicznych podłoża - od pH i stężenia różnych jonów.
Szczególne znaczenie ma liczba cząsteczek białka receptorowego na błonie zewnętrznej lub wewnątrz komórki docelowej. Zmienia się w zależności od stanu fizjologicznego organizmu, chorób lub pod wpływem leków. A to oznacza, że ​​w różnych warunkach reakcja komórki docelowej na działanie hormonu będzie inna.
Różne hormony mają różne właściwości fizykochemiczne i od tego zależy lokalizacja receptorów dla niektórych hormonów. Zwyczajowo rozróżnia się dwa mechanizmy interakcji hormonów z komórkami docelowymi:
1) mechanizm błonowy – gdy hormon wiąże się z receptorem na powierzchni błony zewnętrznej komórki docelowej;
2) mechanizm wewnątrzkomórkowy – gdy receptor dla hormonu znajduje się wewnątrz komórki, tj. w cytoplazmie lub na błonach wewnątrzkomórkowych.
Hormony o błonowym mechanizmie działania:
1) wszystkie hormony białkowe i peptydowe, a także aminy (adrenalina, norepinefryna).
Wewnątrzkomórkowy mechanizm działania to:
1) hormony steroidowe i pochodne aminokwasów – tyroksyny i trójjodotyroniny.
Przekazywanie sygnału hormonalnego do struktur komórkowych odbywa się według jednego z mechanizmów. Na przykład poprzez układ cyklazy adenylanowej lub przy udziale Ca+2 i fosfoinozytydów. Dotyczy to wszystkich hormonów o mechanizmie działania błonowym. Natomiast hormony steroidowe o mechanizmie działania wewnątrzkomórkowego, które zwykle regulują tempo biosyntezy białek i posiadają receptor na powierzchni jądra docelowej komórki, nie potrzebują dodatkowych przekaźników w komórce.

Cechy struktury receptorów białkowych dla steroidów Najbardziej zbadany jest receptor dla hormonów kory nadnerczy - glikokortykosteroidów (GCS). Białko to ma trzy regiony funkcjonalne:
1 - do wiązania z hormonem (C-końcowy);
2 - do wiązania z DNA (centralny);
3 - miejsce antygenowe, jednocześnie zdolne do modulowania funkcji promotora w procesie transkrypcji (N-końcowej).
Funkcje każdego miejsca takiego receptora wynikają z ich nazw, oczywiste jest, że taka budowa receptora steroidowego pozwala im wpływać na szybkość transkrypcji w komórce. Potwierdza to fakt, że pod działaniem hormonów steroidowych biosynteza niektórych białek w komórce jest selektywnie stymulowana (lub hamowana). W tym przypadku obserwuje się przyspieszenie (lub spowolnienie) tworzenia mRNA. W rezultacie zmienia się liczba syntetyzowanych cząsteczek niektórych białek (często enzymów) i zmienia się tempo procesów metabolicznych.

5. Biosynteza i wydzielanie hormonów inna struktura Hormony białkowo-peptydowe. W procesie tworzenia hormonów białkowych i peptydowych w komórkach gruczołów dokrewnych powstaje polipeptyd, który nie ma aktywności hormonalnej. Ale taka cząsteczka w swoim składzie ma fragment (y) zawierający (e) sekwencję aminokwasową tego hormonu. Taka cząsteczka białka nazywana jest pre-prohormonem i ma (zwykle na N-końcu) strukturę zwaną sekwencją liderową lub sygnałową (pre-). Ta struktura jest reprezentowana przez rodniki hydrofobowe i jest potrzebna do przejścia tej cząsteczki z rybosomów przez warstwy lipidowe błon do cystern retikulum endoplazmatycznego (ER). Jednocześnie podczas przejścia cząsteczki przez błonę, w wyniku ograniczonej proteolizy, następuje odcięcie sekwencji liderowej (pre-) i wewnątrz ER pojawia się prohormon. Następnie poprzez system EPR prohormon transportowany jest do kompleksu Golgiego i tu dojrzewanie hormonu się kończy. Ponownie, w wyniku hydrolizy pod działaniem specyficznych proteinaz, zostaje odcięty pozostały (N-końcowy) fragment (pro-site). Utworzona cząsteczka hormonu o określonej aktywności biologicznej wchodzi do pęcherzyków wydzielniczych i gromadzi się do momentu wydzielania.
Podczas syntezy hormonów spośród złożonych białek glikoprotein (na przykład hormony folikulotropowe (FSH) lub tyreotropowe (TSH) przysadki mózgowej), w procesie dojrzewania składnik węglowodanowy wchodzi w skład struktury hormonu.
Może również wystąpić synteza pozarybosomalna. W ten sposób syntetyzowany jest tripeptyd tyroliberyna (hormon podwzgórza).
Hormony są pochodnymi aminokwasów. Z tyrozyny syntetyzowane są hormony rdzenia nadnerczy adrenalina i noradrenalina, a także hormony tarczycy zawierające jod. Podczas syntezy adrenaliny i noradrenaliny tyrozyna ulega hydroksylacji, dekarboksylacji i metylacji z udziałem aktywnej postaci aminokwasu metioniny.
Tarczyca syntetyzuje hormony zawierające jod, trijodotyroninę i tyroksynę (tetrajodotyroninę). Podczas syntezy następuje jodowanie grupy fenolowej tyrozyny. Szczególnie interesujący jest metabolizm jodu w tarczycy. Cząsteczka glikoproteiny tyreoglobuliny (TG) ma masę cząsteczkową ponad 650 kDa. Jednocześnie w składzie cząsteczki TG około 10% masy stanowią węglowodany, a do 1% to jod. To zależy od ilości jodu w żywności. Polipeptyd TG zawiera 115 reszt tyrozyny, które są jodowane przez jod utleniany za pomocą specjalnego enzymu - tyroperoksydazy. Ta reakcja nazywana jest organizacją jodu i zachodzi w pęcherzykach tarczycy. W rezultacie z reszt tyrozyny powstają mono- i di-jodotyrozyna. Spośród nich około 30% pozostałości można przekształcić w tri- i tetra-jodotyroniny w wyniku kondensacji. Kondensacja i jodowanie zachodzą przy udziale tego samego enzymu tyroperoksydazy. W komórkach gruczołowych zachodzi dalsze dojrzewanie hormonów tarczycy – TG jest wchłaniana przez komórki na drodze endocytozy, aw wyniku fuzji lizosomu z wchłoniętym białkiem TG powstaje wtórny lizosom.
Enzymy proteolityczne lizosomów zapewniają hydrolizę TG i tworzenie T 3 i T 4 , które są uwalniane do przestrzeni pozakomórkowej. A mono- i dijodotyrozyna jest odjodowana za pomocą specjalnego enzymu dejodynazy, a jod może zostać zreorganizowany. Dla syntezy hormonów tarczycy charakterystyczny jest mechanizm hamowania wydzielania przez rodzaj ujemnego sprzężenia zwrotnego (T 3 i T 4 hamują uwalnianie TSH).

Hormony steroidowe Hormony steroidowe są syntetyzowane z cholesterolu (27 atomów węgla), a cholesterol z acetylo-CoA.
Cholesterol jest przekształcany w hormony steroidowe w wyniku następujących reakcji:
1) eliminacja bocznego rodnika;
2) powstawanie dodatkowych rodników bocznych w wyniku reakcji hydroksylacji za pomocą specjalnych enzymów monooksygenaz (hydroksylaz) - najczęściej w pozycjach 11, 17, 21 (czasem w 18). Na pierwszym etapie syntezy hormonów steroidowych najpierw powstają prekursory (pregnenolon i progesteron), a następnie inne hormony (kortyzol, aldosteron, hormony płciowe). Aldosteron, mineralokortykoidy mogą powstawać z kortykosteroidów.

Wydzielanie hormonów Regulowane przez ośrodkowy układ nerwowy. Zsyntetyzowane hormony gromadzą się w ziarnistościach wydzielniczych. Pod wpływem impulsów nerwowych lub pod wpływem sygnałów z innych gruczołów dokrewnych (hormony tropowe) w wyniku egzocytozy dochodzi do degranulacji i uwalniania hormonu do krwi.
Mechanizmy regulacji jako całości przedstawiono na schemacie mechanizmu realizacji funkcji endokrynnej.

6. Transport hormonów Transport hormonów zależy od ich rozpuszczalności. Hormony o charakterze hydrofilowym (na przykład hormony białkowo-peptydowe) są zwykle transportowane we krwi w postaci wolnej. Hormony steroidowe, hormony tarczycy zawierające jod są transportowane w postaci kompleksów z białkami osocza krwi. Mogą to być specyficzne białka transportowe (transportujące globuliny o małej masie cząsteczkowej, białko wiążące tyroksynę; transportujące białko kortykosteroidowe transkortyna) i transport niespecyficzny (albuminy).
Mówiono już, że stężenie hormonów we krwi jest bardzo niskie. I może się zmieniać zgodnie ze stanem fizjologicznym organizmu. Wraz ze spadkiem zawartości poszczególnych hormonów rozwija się stan charakteryzujący się niedoczynnością odpowiedniego gruczołu. I odwrotnie, wzrost zawartości hormonu jest nadczynnością.
Stałość stężenia hormonów we krwi zapewniają również procesy katabolizmu hormonów.
7. Katabolizm hormonów Hormony białkowo-peptydowe ulegają proteolizie, rozkładając się na poszczególne aminokwasy. Te aminokwasy dalej wchodzą w reakcje deaminacji, dekarboksylacji, transaminacji i rozkładają się do produktów końcowych: NH 3, CO 2 i H 2 O.
Hormony ulegają oksydacyjnej deaminacji i dalszemu utlenianiu do CO 2 i H 2 O. Hormony steroidowe rozkładają się w różny sposób. W organizmie nie ma układów enzymatycznych, które zapewniałyby ich rozpad.
Zasadniczo rodniki boczne są modyfikowane. Wprowadzono dodatkowe grupy hydroksylowe. Hormony stają się bardziej hydrofilowe. Tworzą się cząsteczki, które są strukturą steranu, w którym grupa ketonowa znajduje się na 17. pozycji. W tej postaci produkty katabolizmu steroidowych hormonów płciowych są wydalane z moczem i nazywane są 17-ketosteroidami. Oznaczanie ich ilości w moczu i krwi pokazuje zawartość hormonów płciowych w organizmie.

55. Gruczoły dokrewne, lub narządy wydzielania wewnętrznego, nazywane są gruczołami, które nie mają przewodów wydalniczych. Wytwarzają specjalne substancje - hormony, które dostają się bezpośrednio do krwi.

Hormony- substancje organiczne różnych Natura chemiczna: peptydowe i białkowe (hormony białkowe obejmują insulinę, somatotropinę, prolaktynę itp.), pochodne aminokwasów (adrenalina, norepinefryna, tyroksyna, trijodotyronina), steroidowe (hormony gonad i kory nadnerczy). Hormony charakteryzują się dużą aktywnością biologiczną (dlatego produkowane są w bardzo małych dawkach), specyficznością działania, działaniem odległym, tj. oddziałują na narządy i tkanki znajdujące się daleko od miejsca powstawania hormonów. Dostając się do krwi, roznoszone są po całym organizmie i dokonują humoralnej regulacji funkcji narządów i tkanek, zmieniając ich aktywność, stymulując lub hamując ich pracę. Działanie hormonów polega na stymulacji lub hamowaniu funkcji katalitycznej określonych enzymów, a także na wpływie na ich biosyntezę poprzez aktywację lub hamowanie odpowiednich genów.

Czynność gruczołów dokrewnych odgrywa ważną rolę w regulacji długotrwałych procesów: przemiany materii, wzrostu, rozwoju umysłowego, fizycznego i seksualnego, adaptacji organizmu do zmieniających się warunków środowiska zewnętrznego i wewnętrznego, zapewnia stałość najważniejszych wskaźniki fizjologiczne(homeostaza), a także w odpowiedzi organizmu na stres. Kiedy aktywność gruczołów dokrewnych jest zaburzona, powstają choroby zwane endokrynologicznymi. Naruszenia mogą być związane ze zwiększoną (w porównaniu z normą) aktywnością gruczołu - nadczynność, w którym powstaje zwiększona ilość hormonu i uwalniana do krwi lub ze zmniejszoną aktywnością gruczołu - niedoczynność następnie wynik odwrotny.

Aktywność wewnątrzwydzielnicza najważniejszych gruczołów dokrewnych. Do najważniejszych gruczołów wydzielania wewnętrznego należą: tarczyca, nadnercza, trzustka, narządy płciowe, przysadka mózgowa. Podwzgórze (obszar podwzgórza międzymózgowia) pełni również funkcję hormonalną. Trzustka i gonady są gruczołami wydzielniczymi mieszanymi, ponieważ oprócz hormonów wytwarzają sekrety, które wchodzą przez przewody wydalnicze, to znaczy pełnią również funkcje zewnętrznych gruczołów wydzielniczych.

Tarczyca(waga 16-23 g) znajduje się po bokach tchawicy tuż poniżej chrząstka tarczycy krtań. Hormony tarczycy (tyroksyna i trójjodotyronina) zawierają jod, którego przyjmowanie z wodą i pożywieniem jest warunkiem koniecznym do jej prawidłowego funkcjonowania.

Hormony tarczycy regulują przemianę materii, wzmagają procesy oksydacyjne w komórkach i rozpad glikogenu w wątrobie, wpływają na wzrost, rozwój i różnicowanie tkanek oraz aktywność układu nerwowego. Wraz z nadczynnością gruczołu rozwija się choroba Gravesa-Basedowa. Jej głównymi objawami są: rozrost tkanki gruczołowej (wole), wytrzeszcz oczu, przyspieszone bicie serca, zwiększona pobudliwość układu nerwowego, przyspieszony metabolizm, utrata masy ciała. Niedoczynność gruczołu u osoby dorosłej prowadzi do rozwoju obrzęku śluzowatego (obrzęku śluzowego), który objawia się spadkiem metabolizmu i temperatury ciała, wzrostem masy ciała, obrzękiem i opuchlizną twarzy oraz zaburzeniami psychicznymi. Niedoczynność gruczołu w dzieciństwie powoduje opóźnienie wzrostu i rozwój karłowatości, a także gwałtowne opóźnienie w rozwoju umysłowym (kretynizm).

nadnercza(waga 12 g) - sparowane gruczoły przylegające do górnych biegunów nerek. Podobnie jak nerki, nadnercza mają dwie warstwy: zewnętrzną, warstwę korową i wewnętrzną, rdzeń, które są niezależnymi narządami wydzielniczymi, które wytwarzają różne hormony o różnych schematach działania. Komórki warstwy korowej syntetyzują hormony regulujące metabolizm minerałów, węglowodanów, białek i tłuszczów. Tak więc przy ich udziale reguluje się poziom sodu i potasu we krwi, utrzymuje się określone stężenie glukozy we krwi, zwiększa się tworzenie i odkładanie glikogenu w wątrobie i mięśniach. Dwie ostatnie funkcje nadnerczy są wykonywane w połączeniu z hormonami trzustkowymi.

W przypadku niedoczynności warstwy korowej nadnerczy, brązu lub Addisona rozwija się choroba. Jej objawy: brązowy odcień skóry, osłabienie mięśni, zmęczenie, obniżona odporność. Rdzeń nadnerczy wytwarza hormony adrenalinę i norepinefrynę. Wyróżniają się silnymi emocjami – gniewem, strachem, bólem, niebezpieczeństwem. Wejście tych hormonów do krwi powoduje kołatanie serca, zwężenie naczyń krwionośnych (z wyjątkiem naczyń serca i mózgu), podwyższone ciśnienie krwi, zwiększony rozpad glikogenu w komórkach wątroby i mięśni do glukozy, zahamowanie perystaltyki jelit , rozluźnienie mięśni oskrzeli, zwiększona pobudliwość receptorów siatkówki, aparatu słuchowego i przedsionkowego. W efekcie pod wpływem ekstremalnych bodźców dochodzi do restrukturyzacji funkcji organizmu i mobilizacji sił organizmu do znoszenia sytuacji stresowych.

Trzustka ma specjalne komórki wysp trzustkowych, które produkują hormony insulinę i glukagon, które regulują metabolizm węglowodanów w organizmie. Insulina zwiększa więc zużycie glukozy przez komórki, sprzyja przemianie glukozy w glikogen, zmniejszając w ten sposób ilość cukru we krwi. Dzięki działaniu insuliny zawartość glukozy we krwi utrzymuje się na stałym, korzystnym dla przebiegu procesów życiowych poziomie. Przy niewystarczającej produkcji insuliny wzrasta poziom glukozy we krwi, co prowadzi do rozwoju cukrzycy. Cukier niewykorzystany przez organizm jest wydalany z moczem. Pacjenci piją dużo wody, tracą na wadze. Do leczenia tej choroby wymagana jest insulina. Inny hormon trzustki – glukagon – jest antagonistą insuliny i działa odwrotnie, czyli nasila rozpad glikogenu do glukozy, zwiększając jej zawartość we krwi.

Najważniejszym gruczołem układu hormonalnego ludzkiego ciała jest przysadka mózgowa lub dolnego przydatka mózgu (waga 0,5 g). Wytwarza hormony, które stymulują funkcje innych gruczołów dokrewnych. W przysadce mózgowej znajdują się trzy płaty: przedni, środkowy i tylny, a każdy z nich wytwarza inne hormony. Tak więc w przednim płacie przysadki mózgowej wytwarzane są hormony, które stymulują syntezę i wydzielanie hormonów tarczycy (tyreotropina), nadnerczy (kortykotropina), gonad (gonadotropina), a także hormonu wzrostu (somatotropina).

Przy niedostatecznym wydzielaniu hormonu wzrostu u dziecka dochodzi do zahamowania wzrostu i rozwoju karłowatości przysadkowej (wzrost osoby dorosłej nie przekracza 130 cm). Przeciwnie, z nadmiarem hormonu rozwija się gigantyzm. Zwiększone wydzielanie somatotropiny u osoby dorosłej powoduje chorobę akromegalii, w której rosną określone części ciała - język, nos, dłonie. Hormony tylnego płata przysadki zwiększają wchłanianie zwrotne wody w kanalikach nerkowych, zmniejszając oddawanie moczu (hormon antydiuretyczny) oraz nasilają skurcze mięśni gładkich macicy (oksytocyna).

gonady- jądra lub jądra u mężczyzn i jajniki u kobiet - należą do gruczołów wydzielania mieszanego. Jądra produkują androgeny, a jajniki estrogeny. Stymulują rozwój narządów rozrodczych, dojrzewanie komórek rozrodczych i kształtowanie się drugorzędowych cech płciowych, tj. cech budowy szkieletu, rozwój mięśni, rozmieszczenie tłuszczu włosowatego i podskórnego, budowę krtani, barwę głosu itp. u mężczyzn i kobiety. Wpływ hormonów płciowych na procesy kształtowania jest szczególnie widoczny u zwierząt, gdy gonady są usuwane (kastracyna) lub przeszczepiane. Zewnątrzwydzielniczą funkcją jajników i jąder jest tworzenie i wydalanie jaj i plemników odpowiednio przez przewody płciowe.

podwzgórze. Funkcjonowanie gruczołów dokrewnych, które razem tworzą układ hormonalny, odbywa się w ścisłej interakcji ze sobą i jest połączone z układem nerwowym. Wszystkie informacje z zewnętrznego i wewnętrznego środowiska ludzkiego ciała trafiają do odpowiednich stref kory mózgowej i innych części mózgu, gdzie są przetwarzane i analizowane. Z nich sygnały informacyjne są przekazywane do podwzgórza - podwzgórzowej strefy międzymózgowia iw odpowiedzi na nie wytwarza hormony regulacyjne, które dostają się do przysadki mózgowej i przez nią wywierają swój regulacyjny wpływ na aktywność gruczołów dokrewnych. Tym samym podwzgórze pełni funkcje koordynacyjne i regulacyjne w działaniu układu hormonalnego człowieka.

W ludzkim ciele istnieje kilka systemów regulacyjnych, które zapewniają normalne funkcjonowanie organizmu. Systemy te obejmują w szczególności gruczoły wydzielania wewnętrznego i zewnętrznego.

Równowagę w organizmie łatwo zaburzyć. Eksperci zalecają unikanie czynników, które powodują brak równowagi.

Gruczoły wydzielania zewnętrznego (zewnątrzwydzielniczego) wydzielają różne substancje do środowiska wewnętrznego organizmu i na jego powierzchnię. Tworzą indywidualny i specyficzny zapach. Ponadto gruczoły wydzielania zewnętrznego zapewniają ochronę przed wnikaniem szkodliwych mikroorganizmów do organizmu. Ich wydzielanie (sekret) ma działanie mykostatyczne i bakteriobójcze.

Gruczoły wydzielania zewnętrznego (ślinowe, łzowe, potowe, mleczne, płciowe) biorą udział w regulacji stosunków wewnątrzgatunkowych i międzygatunkowych. Wynika to głównie z faktu, że ich wydzielanie ma funkcję metabolicznego lub informacyjnego oddziaływania na otaczające je organizmy zewnętrzne.

W jamie ustnej znajdują się małe i duże gruczoły ślinowe wydzielania zewnętrznego. Ich przewody otwierają się do jamy ustnej. Małe gruczoły znajdują się w błonie podśluzowej lub grubszym śluzie. Zgodnie z lokalizacją wyróżnia się język, podniebienie, trzonowiec, wargę. W zależności od charakteru ich wydzielania dzielą się na śluzowe, surowicze i mieszane. Niedaleko od nich znajduje się tarczyca wydzielania wewnętrznego. Gromadzi i wydziela hormony zawierające jod.

Główne gruczoły ślinowe to sparowane narządy, które znajdują się poza jamą ustną. Należą do nich podjęzykowe, podżuchwowe i przyuszne.

Mieszanka wydzieliny ślinianki zwany śliną. W tym okresie zachodzą procesy wydzielnicze regulacja hormonalna ciała (w wieku dwunastu - czternastu lat) najintensywniej.

Gruczoły sutkowe są (z pochodzenia) zmodyfikowanymi gruczołami potowymi skóry i są układane w szóstym do siódmego tygodnia. Na pierwszy rzut oka wyglądają jak dwie pieczęcie naskórka. Następnie zaczynają się z nich tworzyć „punkty mleczne”.

Przed rozpoczęciem okresu dojrzewania gruczoły sutkowe dziewcząt odpoczywają. Rozgałęzienie występuje u obu płci. Wraz z początkiem dojrzałości zaczynają się gwałtowne zmiany w tempie rozwoju gruczołów sutkowych. U chłopców tempo ich rozwoju zwalnia, a następnie całkowicie zatrzymuje się. U dziewcząt rozwój przyspiesza. Na początku pierwszej miesiączki powstają sekcje końcowe. Należy jednak zauważyć, że gruczoł sutkowy u kobiet rozwija się aż do ciąży. Jego ostateczna formacja zachodzi w okresie laktacji.

Najbardziej masywnym gruczołem pokarmowym człowieka jest wątroba. Jego waga (u osoby dorosłej) wynosi od jednego do półtora kilograma. Oprócz tego, że wątroba bierze udział w metabolizmie węglowodanów, witamin, białek i tłuszczów, pełni funkcje ochronne, żółciotwórcze i inne. Podczas rozwoju wewnątrzmacicznego narząd ten jest również hematopoetyczny.

gruczoły potowe skóra wytwarza pot. Uczestniczą w procesie termoregulacji, tworzą indywidualny zapach. Te gruczoły to proste rurki z zagiętymi końcami. Każdy gruczoł potowy ma końcową część (korpus), kanał potowy. Ten ostatni czasami otwiera się na zewnątrz.

Gruczoły potowe mają różnice w znaczeniu funkcjonalnym i cechach morfologicznych, a także w rozwoju. Znajdują się one w Tkanka podskórna(łączący). Przeciętnie człowiek ma około dwóch do trzech i pół miliona gruczołów potowych. Ich rozwój morfologiczny kończy się o około siedem lat.

Gruczoły łojowe osiągają szczyt w okresie dojrzewania. Prawie wszystkie z nich są związane z włosami. W miejscach, gdzie nie ma linii włosów, gruczoły łojowe leżą samodzielnie. Ich wydzielina - smalec - służy jako lubrykant dla włosów i skóry. Średnio dziennie uwalnianych jest około dwudziestu gramów tłuszczu.

58 Grasica(grasica, lub jak nazywano ten narząd, grasica, grasica) jest, podobnie jak szpik kostny, Główny autorytet immunogeneza. Komórki macierzyste, które wraz z krwią wnikają do grasicy ze szpiku kostnego, po przejściu przez szereg stadiów pośrednich zamieniają się w limfocyty T odpowiedzialne za reakcje odporność komórkowa. Następnie limfocyty T dostają się do krwi, opuszczają grasicę i zasiedlają zależne od grasicy strefy obwodowych narządów immunogenezy. Retikuloepiteliocyty grasicy wydzielają substancje biologicznie czynne zwane czynnikiem grasicy (humoralnym). Substancje te wpływają na funkcje limfocytów T.

Grasica składa się z dwóch asymetrycznych płatów: lewego płata (lobus dexter) i lewego płata (lobus sinister). Oba udziały mogą być zrośnięte lub ściśle przylegać do siebie na poziomie środka. Dolna część każdego płata jest rozszerzona, a górna zwężona. Często górne części wystają w szyję w postaci dwuzębnego widelca (stąd nazwa „grasica”). Lewy płat grasica jest o połowę dłuższa niż prawa. W okresie maksymalnego rozwoju (10-15 lat) masa grasicy osiąga średnio 37,5 g, a długość 7,5-16,0 cm.

Topografia grasicy (gruczoł grasicy)

Grasica znajduje się w przedniej części górnego śródpiersia, pomiędzy prawą i lewą opłucną śródpiersia. Położenie grasicy odpowiada górnemu polu międzyopłucnowemu, gdy granice opłucnej są rzutowane na przednią ścianę klatki piersiowej. Górna część grasicy często sięga do dolnych odcinków przestrzeni międzypowięziowej przedtchawiczej i leży za mięśniami mostkowo-gnykowym i mostkowo-tarczycowym. Przednia powierzchnia grasicy jest wypukła, przylega do tylnej powierzchni rękojeści i trzonu mostka (do IV poziomu chrząstki żebrowej). Za grasicą znajduje się górna część osierdzia, która obejmuje przód początkowych odcinków aorty i pnia płucnego, łuk aorty z odgałęzieniami duże naczynia, żyła ramienno-głowowa lewa i żyła główna górna.

Struktura grasicy (gruczoł grasicy)

Grasica ma delikatną cienką torebkę łącznotkankową (capsula thymi), z której wewnątrz narządu, do jego substancji korowej, odchodzą przegrody międzyzrazikowe (septa corticales), dzielące substancję grasicy na zraziki (lobuli thymi). Miąższ grasicy składa się z ciemniejszej kory (cortex thymi) i jaśniejszego rdzenia (medulla thymi) zajmujących środkową część zrazików.

Podścielisko grasicy jest reprezentowane przez tkankę siatkowatą i gwiaździste komórki nabłonkowe o wielu wzrostach - nabłonki grasicy.

Limfocyty grasicy (tymocyty) znajdują się w pętlach sieci utworzonej przez komórki siatkowate i włókna siatkowate, a także epitelioretikulocyty.

W rdzeniu znajdują się gęste ciałka grasicy (corpuscula thymici, ciałka Hassalla), utworzone przez koncentrycznie położone, silnie spłaszczone komórki nabłonkowe.

Mechanizmy regulacji funkcji fizjologicznych tradycyjnie dzieli się na nerwowe i humoralne, choć w rzeczywistości tworzą one jeden system regulacyjny utrzymujący homeostazę i aktywność adaptacyjną organizmu. Mechanizmy te mają liczne powiązania zarówno na poziomie funkcjonowania ośrodków nerwowych, jak i przekazywania informacji sygnałowej do struktur efektorowych. Dość powiedzieć, że przy realizacji najprostszego odruchu jako elementarnego mechanizmu regulacji nerwowej przekazywanie sygnału z jednej komórki do drugiej odbywa się za pośrednictwem czynników humoralnych - neuroprzekaźników. Wrażliwość receptorów czuciowych na działanie bodźców i stan funkcjonalny neuronów zmienia się pod wpływem hormonów, neuroprzekaźników, szeregu innych substancji biologicznie czynnych, a także najprostszych metabolitów i jonów mineralnych (K+, Na+, Ca-+ , C1~). Z kolei układ nerwowy może wyzwalać lub korygować regulację humoralną. Regulacja humoralna w organizmie podlega kontroli układu nerwowego.

Mechanizmy humoralne są filogenetycznie starsze, są obecne nawet u zwierząt jednokomórkowych i nabierają wielkiej różnorodności w organizmach wielokomórkowych, a zwłaszcza u ludzi.

Nerwowe mechanizmy regulacji ukształtowały się filogenetycznie i kształtują się stopniowo w ontogenezie człowieka. Taka regulacja jest możliwa tylko w strukturach wielokomórkowych, które posiadają komórki nerwowe, które łączą się w obwody nerwowe i tworzą łuki odruchowe.

Regulacja humoralna odbywa się poprzez rozprowadzanie cząsteczek sygnałowych w płynach ustrojowych zgodnie z zasadą „wszyscy, wszyscy, wszyscy” lub zasadą „komunikacji radiowej”.

Regulacja nerwowa odbywa się na zasadzie „listu adresowego” lub „komunikacji telegraficznej”. Sygnalizacja przekazywana jest z ośrodków nerwowych do ściśle określonych struktur, np. do precyzyjnie określonych włókien mięśniowych lub ich grup w danym mięśniu. Tylko w tym przypadku możliwe są celowe, skoordynowane ruchy człowieka.

Regulacja humoralna z reguły odbywa się wolniej niż regulacja nerwowa. Szybkość sygnału (potencjału czynnościowego) w szybkich włóknach nerwowych dochodzi do 120 m/s, podczas gdy prędkość transportu cząsteczki sygnałowej z przepływem krwi w tętnicach jest około 200 razy mniejsza, aw naczyniach włosowatych – tysiące razy mniejsza.

Dotarcie impulsu nerwowego do narządu efektorowego niemal natychmiast wywołuje efekt fizjologiczny (na przykład skurcz mięśnia szkieletowego). Reakcja na wiele sygnałów hormonalnych jest wolniejsza. Na przykład manifestacja odpowiedzi na działanie hormonów tarczycy i kory nadnerczy następuje po kilkudziesięciu minutach, a nawet godzinach.

Mechanizmy humoralne mają pierwszorzędne znaczenie w regulacji procesów metabolicznych, tempa podziałów komórkowych, wzrostu i specjalizacji tkanek, dojrzewania i adaptacji do zmieniających się warunków środowiskowych.

Układ nerwowy zdrowego organizmu wpływa na wszelkie regulacje humoralne i je koryguje. Jednak układ nerwowy ma swoje specyficzne funkcje. Reguluje procesy życiowe wymagające szybkich reakcji, umożliwia odbieranie sygnałów pochodzących z receptorów czuciowych narządów zmysłów, skóry i narządów wewnętrznych. Reguluje napięcie i skurcze mięśni szkieletowych, które zapewniają utrzymanie postawy i ruch ciała w przestrzeni. Układ nerwowy zapewnia manifestację takich funkcji umysłowych, jak doznania, emocje, motywacja, pamięć, myślenie, świadomość, reguluje reakcje behawioralne mające na celu osiągnięcie użytecznego rezultatu adaptacyjnego.

Regulacja humoralna dzieli się na endokrynną i lokalną. Regulacja hormonalna odbywa się dzięki funkcjonowaniu gruczołów dokrewnych (gruczołów dokrewnych), które są wyspecjalizowanymi narządami wydzielającymi hormony.

Charakterystyczną cechą lokalnej regulacji humoralnej jest to, że substancje biologicznie czynne wytwarzane przez komórkę nie dostają się do krwioobiegu, lecz oddziałują na komórkę, która je wytwarza i jej bezpośrednie otoczenie, rozprzestrzeniając się poprzez płyn międzykomórkowy w wyniku dyfuzji. Taka regulacja dzieli się na regulację metabolizmu w komórce z powodu metabolitów, autokrynii, parakrynii, juxtacrinii, interakcji poprzez kontakty międzykomórkowe. Błony komórkowe i wewnątrzkomórkowe odgrywają ważną rolę we wszystkich regulacjach humoralnych z udziałem określonych cząsteczek sygnałowych.

Powiązana informacja:

Wyszukiwanie w witrynie:

(Od łacińskiego słowa humor - „płyn”) jest przeprowadzany z powodu substancji uwalnianych do wewnętrznego środowiska organizmu (chłonka, krew, płyn tkankowy). Jest to starszy, w porównaniu z układem nerwowym, system regulacji.

Przykłady regulacji humoralnej:

• adrenalina (hormon)
• histamina (hormon tkankowy)
• dwutlenek węgla w wysokie stężenie(powstały podczas aktywnej pracy fizycznej)

• powoduje miejscowe rozszerzenie naczyń włosowatych, więcej krwi napływa w to miejsce
• pobudza ośrodek oddechowy rdzenia przedłużonego, oddech nasila się

Porównanie regulacji nerwowej i humoralnej

• Według szybkości pracy: regulacja nerwowa jest znacznie szybsza: substancje poruszają się wraz z krwią (działanie następuje po 30 sekundach), impulsy nerwowe przechodzą niemal natychmiast (dziesiąte części sekundy).
• Według czasu pracy: regulacja humoralna może działać znacznie dłużej (o ile substancja jest we krwi), impuls nerwowy działa przez krótki czas.
• Pod względem wpływu: regulacja humoralna działa na większą skalę, tk.

  Regulacja humoralna

  chemikalia są przenoszone przez krew po całym ciele, regulacja nerwowa działa precyzyjnie - na jeden narząd lub część narządu.

Dlatego korzystne jest stosowanie regulacji nerwowej do szybkiej i precyzyjnej regulacji oraz regulacji humoralnej do regulacji długoterminowej i na dużą skalę.

Relacja regulacja nerwowa i humoralna: substancje chemiczne działają na wszystkie narządy, w tym na układ nerwowy; nerwy docierają do wszystkich narządów, w tym do gruczołów dokrewnych.

koordynacja regulacja nerwowa i humoralna jest realizowana przez układ podwzgórzowo-przysadkowy, można więc mówić o pojedynczej regulacji neurohumoralnej funkcji organizmu.

Głównym elementem. Układ podwzgórzowo-przysadkowy jest najwyższym ośrodkiem regulacji neurohumoralnej

Wstęp.

Układ podwzgórzowo-przysadkowy jest najwyższym ośrodkiem neuro-humoralnej regulacji organizmu. W szczególności neurony podwzgórza mają unikalne właściwości - wydzielają hormony w odpowiedzi na PD i generują PD (podobnie jak PD, gdy pojawia się i rozprzestrzenia się pobudzenie) w odpowiedzi na wydzielanie hormonów, to znaczy mają właściwości zarówno komórek wydzielniczych, jak i nerwowych. To determinuje połączenie układu nerwowego z układem hormonalnym.

Z przebiegu morfologii i praktycznych ćwiczeń z fizjologii doskonale wiemy, jakie jest położenie przysadki i podwzgórza, a także ich ścisły związek między sobą. Dlatego nie będziemy rozwodzić się nad anatomiczną organizacją tej struktury i przejdziemy od razu do organizacji funkcjonalnej.

Głównym elementem

Głównym gruczołem wydzielania wewnętrznego jest przysadka mózgowa - gruczoł gruczołów, przewodnik regulacji humoralnej w ciele. Przysadka mózgowa jest podzielona na 3 anatomiczne i funkcjonalne części:

1. Płat przedni lub gruczolak przysadki - składa się głównie z komórek wydzielniczych, które wydzielają hormony tropowe. Pracę tych komórek reguluje praca podwzgórza.

2. Płat tylny lub przysadka nerwowa - składa się z aksonów komórek nerwowych podwzgórza i naczyń krwionośnych.

3. Płaty te są oddzielone płatem pośrednim przysadki mózgowej, który u ludzi jest zmniejszony, ale mimo to jest zdolny do wytwarzania hormonu intermedyny (hormonu stymulującego melanocyty). Hormon ten u ludzi jest uwalniany w odpowiedzi na intensywną stymulację siatkówką świetlną i aktywuje komórki warstwy czarnego pigmentu w oku, chroniąc siatkówkę przed uszkodzeniem.

Cała przysadka jest regulowana przez podwzgórze. Gruczoł przysadkowy podlega działaniu hormonów tropowych wydzielanych przez przysadkę mózgową – w jednej nomenklaturze czynniki uwalniające i czynniki hamujące, w innej liberyny i statyny. Liberyny lub czynniki uwalniające - stymulują, a statyny lub czynniki hamujące - hamują produkcję odpowiedniego hormonu w gruczole przysadkowym. Hormony te dostają się do przedniego płata przysadki przez naczynia wrotne. W regionie podwzgórza wokół tych naczyń włosowatych tworzy się sieć neuronowa, utworzona przez wyrostki komórek nerwowych, które tworzą synapsy neurokapilarne na naczyniach włosowatych. Odpływ krwi z tych naczyń trafia prosto do przysadki mózgowej, niosąc ze sobą hormony podwzgórza. Przysadka nerwowa ma bezpośrednie połączenie nerwowe z jądrami podwzgórza, wzdłuż aksonów komórek nerwowych, których hormony są transportowane do tylnego płata przysadki mózgowej. Tam są przechowywane w rozszerzonych zakończeniach aksonów, a stamtąd dostają się do krwioobiegu, gdy AP jest generowane przez odpowiednie neurony podwzgórza.

Odnośnie regulacji pracy tylnego płata przysadki należy stwierdzić, że wydzielane przez niego hormony są wytwarzane w jądrach nadwzrokowych i przykomorowych podwzgórza i są transportowane do przysadki nerwowej na drodze transportu aksonalnego w ziarnistościach transportowych.

Należy również zauważyć, że zależność przysadki od podwzgórza jest udowodniona przez przeszczepienie przysadki do szyi. W tym przypadku przestaje wydzielać hormony tropowe.

Omówmy teraz hormony wydzielane przez przysadkę mózgową.

przysadka nerwowa produkuje tylko 2 hormony oksytocynę i ADH (hormon antydiuretyczny) lub wazopresynę (lepiej niż ADH, bo ta nazwa lepiej oddaje działanie hormonu). Oba hormony są syntetyzowane zarówno w jądrze nadwzrokowym, jak i przykomorowym, ale każdy neuron syntetyzuje tylko jeden hormon.

ADG- narządem docelowym są nerki (w bardzo dużych stężeniach oddziałuje na naczynia krwionośne, podnosząc ciśnienie krwi i obniżając je w układzie wrotnym wątroby; ma znaczenie przy dużej utracie krwi), z wydzielaniem ADH, kanalikami zbiorczymi nerek stają się przepuszczalne dla wody, co zwiększa resorpcję zwrotną, a przy jej braku resorpcja zwrotna jest minimalna i praktycznie nieobecna. Alkohol zmniejsza produkcję ADH, przez co nasila się diureza, dochodzi do utraty wody, stąd tzw. zespół kaca (lub u zwykłych ludzi suchy ląd). Można też powiedzieć, że w warunkach hiperosmolarności (gdy stężenie soli we krwi jest wysokie) następuje stymulacja produkcji ADH, co zapewnia minimalną utratę wody (powstaje zagęszczony mocz). I odwrotnie, w warunkach hipoosmolarności ADH zwiększa diurezę (powstaje rozcieńczony mocz). Dlatego możemy powiedzieć o obecności osmo- i baroreceptorów, które kontrolują ciśnienie osmotyczne i ciśnienie krwi (ciśnienie tętnicze). Osmoreceptory są prawdopodobnie zlokalizowane w samym podwzgórzu, neuroprzysadce i naczyniach wrotnych wątroby. Baroreceptory znajdują się w tętnicy szyjnej i opuszce aorty, a także w okolice klatki piersiowej oraz w przedsionku, gdzie ciśnienie jest minimalne. Reguluj ciśnienie krwi w pozycji poziomej i pionowej.

Patologia. Z naruszeniem wydzielania ADH rozwija się moczówka prosta - duża ilość oddawanego moczu, a mocz nie ma słodkiego smaku. Wcześniej naprawdę próbowali moczu i stawiali diagnozę: jeśli był słodki, to była to cukrzyca, a jeśli nie, to była to moczówka prosta.

Oksytocyna- narządy docelowe - myometrium i mioepithelium gruczołu sutkowego.

1. Mioepithelium gruczołu sutkowego: po porodzie mleko zaczyna być wydzielane w ciągu 24 godzin. Sutki piersi są silnie podrażnione podczas ssania. Podrażnienie trafia do mózgu, gdzie następuje stymulacja uwalniania oksytocyny, która wpływa na nabłonek mioepitelialny gruczołu sutkowego. Jest to nabłonek mięśniowy, zlokalizowany przypęcherzykowo i podczas skurczu wyciska mleko z gruczołu sutkowego. Laktacja w obecności dziecka zatrzymuje się wolniej niż pod jego nieobecność.

2. Myometrium: gdy szyjka macicy i pochwa są podrażnione, następuje stymulacja produkcji oksytocyny, która powoduje skurcz mięśniówki macicy, popychając płód do szyjki macicy, z którego mechanoreceptorów podrażnienie ponownie dostaje się do mózgu i stymuluje jeszcze większą produkcję oksytocyna. Ten proces w limicie przechodzi w poród.

Ciekawostką jest fakt, że oksytocyna wydzielana jest również u mężczyzn, jednak jej rola nie jest do końca jasna. Być może pobudza mięsień unoszący jądro podczas wytrysku.

gruczolak przysadki. Od razu zwróćmy uwagę na patologiczny moment w filogenezie przysadki mózgowej. W embriogenezie układa się go w okolicy pierwotnej jamy ustnej, a zamiennik przesuwa się na siodło tureckie. Może to spowodować pozostawienie cząstek na drodze ruchu. tkanka nerwowa, które w ciągu życia mogą zacząć rozwijać się jako ektoderma i powodować procesy nowotworowe w okolicy głowy. Sama gruczolak przysadki ma pochodzenie nabłonka gruczołowego (odzwierciedlone w tytule).

Wydziela gruczolakowata przysadka 6 hormonów(odzwierciedlone w tabeli).

Hormony gruczołowe to hormony, których narządami docelowymi są gruczoły dokrewne. Uwalnianie tych hormonów stymuluje aktywność gruczołów.

Hormony gonadotropowe- hormony stymulujące pracę gonad (narządów płciowych). FSH stymuluje dojrzewanie pęcherzyków jajnikowych u kobiet i dojrzewanie plemników u mężczyzn. A LH (luteina – pigment należący do grupy karotenoidów zawierających tlen – ksantofile; ksantos – żółty) powoduje u kobiet owulację i powstawanie ciałka żółtego, a u mężczyzn stymuluje syntezę testosteronu w śródmiąższowych komórkach Leydiga.

Hormony efektorowe- wpływają na cały organizm jako całość lub jego układy. Prolaktyna zaangażowanych w laktację, inne funkcje są prawdopodobnie obecne, ale nie są znane u ludzi.

wydzielanie hormon wzrostu powodować następujące czynniki: hipoglikemia na czczo, niektóre rodzaje stresu, praca fizyczna. Hormon uwalniany jest podczas głębokiego snu, a dodatkowo przy braku stymulacji przysadka mózgowa czasami wydziela duże ilości tego hormonu. Wzrost hormonu odbywa się pośrednio, powodując powstawanie hormonów wątrobowych - somatomedyny. Oddziałują na tkankę kostną i chrzęstną, przyczyniając się do wchłaniania jonów nieorganicznych. Głównym jest somatomedyna C stymulując syntezę białek we wszystkich komórkach organizmu. Hormon wpływa bezpośrednio na metabolizm, mobilizując kwasy tłuszczowe z zapasów tłuszczu, sprzyjając wprowadzaniu dodatkowego materiału energetycznego do krwi. Zwracam uwagę dziewczynek na fakt, że dochodzi do stymulacji produkcji somatotropiny aktywność fizyczna, a somatotropina ma działanie lipomobilizujące. Na metabolizm węglowodanów GH ma 2 przeciwne skutki. Po godzinie od podania hormonu wzrostu stężenie glukozy we krwi gwałtownie spada (insulinopodobne działanie somatomedyny C), ale potem stężenie glukozy zaczyna rosnąć w wyniku bezpośredniego działania GH na tkankę tłuszczową i glikogen. Jednocześnie hamując pobieranie glukozy przez komórki. Występuje zatem efekt diabetogenny. Niedoczynność powoduje normalny karłowatość, hiperfunkcyjny gigantyzm u dzieci i akromegalię u dorosłych.

Regulacja wydzielania hormonów przez przysadkę mózgową, jak się okazało, jest bardziej skomplikowana niż przypuszczano. Wcześniej uważano, że każdy hormon ma swoją własną liberynę i statynę.

Okazało się jednak, że sekret niektórych hormonów jest stymulowany tylko przez liberynę, a sekret dwóch pozostałych przez samą liberynę (patrz tabela 17.2).

Hormony podwzgórza są syntetyzowane poprzez występowanie AP na neuronach jąder. Najsilniejsze AP pochodzą ze śródmózgowia i układu limbicznego, w szczególności z hipokampa i ciała migdałowatego, poprzez neurony noradrenergiczne, adrenergiczne i serotonergiczne. Pozwala to zintegrować wpływy zewnętrzne i wewnętrzne oraz stan emocjonalny z regulacją neuroendokrynną.

Wniosek

Pozostaje tylko powiedzieć, że tak złożony system powinien działać jak w zegarku. A najmniejsza awaria może doprowadzić do zakłócenia całego organizmu. Nie bez powodu mówią: „Wszystkie choroby pochodzą z nerwów”.

Bibliografia

1. wyd. Schmidt, Human Physiology, tom 2, s. 389

2. Kositsky, fizjologia człowieka, s. 183

mybiblioteka.su - 2015-2018. (0,097 s)

Humoralne mechanizmy regulacji fizjologicznych funkcji organizmu

W procesie ewolucji jako pierwsze ukształtowały się humoralne mechanizmy regulacji. Powstały na etapie, gdy pojawiła się krew i krążenie. Regulacja humoralna (z łac humor- płyn), jest to mechanizm koordynujący procesy życiowe organizmu, przeprowadzane przez płynne media - krew, limfę, płyn śródmiąższowy i cytoplazmę komórki za pomocą substancji biologicznie czynnych. Hormony odgrywają ważną rolę w regulacji humoralnej. U wysoko rozwiniętych zwierząt i ludzi regulacja humoralna podporządkowana jest regulacji nerwowej, wraz z którą tworzą one jeden system regulacji neurohumoralnej, zapewniający prawidłowe funkcjonowanie organizmu.

Płyny ustrojowe to:

- zewnątrznaczyniowy (płyn wewnątrzkomórkowy i śródmiąższowy);

- wewnątrznaczyniowe (krew i limfa)

- specjalistyczne (płyn mózgowo-rdzeniowy - płyn mózgowo-rdzeniowy w komorach mózgu, płyn maziowy - smarowanie torebek stawowych, płynne media gałki ocznej i ucha wewnętrznego).

Pod kontrolą hormonów znajdują się wszystkie podstawowe procesy życiowe, wszystkie etapy indywidualnego rozwoju, wszystkie rodzaje metabolizmu komórkowego.

Następujące substancje biologicznie czynne biorą udział w regulacji humoralnej:

- Witaminy, aminokwasy, elektrolity itp. dostarczane z pożywieniem;

- hormony wytwarzane przez gruczoły dokrewne;

- powstaje w procesie metabolizmu CO2, amin i mediatorów;

- substancje tkankowe - prostaglandyny, kininy, peptydy.

Hormony. Najważniejszymi wyspecjalizowanymi regulatorami chemicznymi są hormony. Są produkowane w gruczołach dokrewnych (gruczoły dokrewne, z gr. endo- wewnątrz kryno- podświetlić).

Gruczoły dokrewne są dwojakiego rodzaju:

- o funkcji mieszanej - wydzielanie wewnętrzne i zewnętrzne, do tej grupy należą gruczoły płciowe (gonady) i trzustka;

- z funkcją narządów tylko wydzielania wewnętrznego, grupa ta obejmuje przysadkę mózgową, szyszynkę, nadnercza, tarczycę i przytarczyce.

Przekazywanie informacji i regulacja aktywności organizmu odbywa się przez ośrodkowy układ nerwowy za pomocą hormonów. Ośrodkowy układ nerwowy wywiera wpływ na gruczoły dokrewne poprzez podwzgórze, w którym znajdują się ośrodki regulacyjne i specjalne neurony wytwarzające mediatory hormonalne - hormony uwalniające, za pomocą których aktywność głównego gruczoł dokrewny- przysadka mózgowa. Uzyskane optymalne stężenie hormonów we krwi to tzw stan hormonalny .

Hormony są produkowane w komórkach wydzielniczych. Są one przechowywane w ziarnistościach organelli wewnątrzkomórkowych oddzielonych od cytoplazmy błoną. Zgodnie ze strukturą chemiczną wyróżnia się hormony białkowe (pochodne białek, polipeptydy), aminowe (pochodne aminokwasów) i steroidowe (pochodne cholesterolu).

Zgodnie z podstawą funkcjonalną wyróżnia się hormony:

- efektor- działają bezpośrednio na narządy docelowe;

- zwrotnik- są produkowane w przysadce mózgowej i stymulują syntezę i uwalnianie hormonów efektorowych;

—uwalnianie hormonów (liberyny i statyny), są wydzielane bezpośrednio przez komórki podwzgórza i regulują syntezę i wydzielanie hormonów tropowych. Poprzez uwalnianie hormonów komunikują się między układem hormonalnym a ośrodkowym układem nerwowym.

Wszystkie hormony mają następujące właściwości:

- ścisła specyficzność działania (jest to związane z obecnością w narządach docelowych wysoce specyficznych receptorów, specjalnych białek, z którymi wiążą się hormony);

- oddalenie działania (narządy docelowe są daleko od miejsca powstawania hormonów)

Mechanizm działania hormonów. Polega na: stymulacji lub hamowaniu aktywności katalitycznej enzymów; zmiany przepuszczalności błon komórkowych. Istnieją trzy mechanizmy: błonowy, błonowo-wewnątrzkomórkowy, wewnątrzkomórkowy (cytozolowy).

Membrana- zapewnia wiązanie hormonów z błoną komórkową iw miejscu wiązania zmienia jej przepuszczalność dla glukozy, aminokwasów i niektórych jonów. Na przykład insulina, hormon trzustkowy, zwiększa transport glukozy przez błony komórek wątroby i mięśni, gdzie glukagon jest syntetyzowany z glukozy (ryc. **)

Błona wewnątrzkomórkowa. Hormony nie przenikają do komórki, ale wpływają na wymianę poprzez wewnątrzkomórkowe mediatory chemiczne. Takie działanie mają hormony białkowo-peptydowe i pochodne aminokwasów. Wewnątrzkomórkowe mediatory chemiczne pełnią cykliczne nukleotydy: cykliczny 3',5'-monofosforan adenozyny (cAMP) i cykliczny 3',5'-guanozynomonofosforan (cGMP), a także prostaglandyny i jony wapnia (ryc. **).

Hormony wpływają na powstawanie cyklicznych nukleotydów poprzez enzymy cyklazę adenylanową (dla cAMP) i cyklazę guanylanową (dla cGMP). Cyklaza adeylowa jest wbudowana w błonę komórkową i składa się z 3 części: receptorowej (R), sprzęgającej (N), katalitycznej (C).

Część receptorowa zawiera zestaw receptorów błonowych, które znajdują się na zewnętrznej powierzchni błony. Częścią katalityczną jest białko enzymatyczne, tj. sama cyklaza adenylanowa, która przekształca ATP w cAMP. Mechanizm działania cyklazy adenylanowej jest następujący. Po związaniu się hormonu z receptorem powstaje kompleks hormon-receptor, następnie tworzy się kompleks N-białko-GTP (trójfosforan guanozyny), który aktywuje część katalityczną cyklazy adenylanowej. Część sprzęgająca jest reprezentowana przez specjalne białko N znajdujące się w warstwie lipidowej błony. Aktywacja cyklazy adenylanowej prowadzi do powstania cAMP wewnątrz komórki z ATP.

Pod działaniem cAMP i cGMP aktywowane są kinazy białkowe, które znajdują się w cytoplazmie komórki w stanie nieaktywnym (ryc. **)

Z kolei aktywowane kinazy białkowe aktywują enzymy wewnątrzkomórkowe, które działając na DNA biorą udział w procesach transkrypcji genów i syntezie niezbędnych enzymów.

Mechanizm wewnątrzkomórkowy (cytozolowy). działanie jest charakterystyczne dla hormonów steroidowych, które mają mniejszą wielkość cząsteczkową niż hormony białkowe. Z kolei właściwościami fizykochemicznymi są spokrewnione z substancjami lipofilowymi, co pozwala im na łatwą penetrację warstwy lipidowej błony plazmatycznej.

Po wniknięciu do komórki hormon steroidowy oddziałuje ze specyficznym białkiem receptorowym (R) znajdującym się w cytoplazmie, tworząc kompleks hormon-receptor (GRa). Kompleks ten w cytoplazmie komórki ulega aktywacji i przenika przez błonę jądrową do chromosomów jądra, oddziałując z nimi. W tym przypadku następuje aktywacja genów, której towarzyszy powstawanie RNA, co prowadzi do zwiększonej syntezy odpowiednich enzymów. W tym przypadku białko receptorowe służy jako pośrednik w działaniu hormonu, ale nabywa te właściwości dopiero po połączeniu z hormonem.

Wraz z bezpośrednim wpływem na układy enzymatyczne tkanek, działanie hormonów na budowę i funkcje organizmu może przebiegać bardziej złożonymi sposobami z udziałem układu nerwowego.

Regulacja humoralna i procesy życiowe

W tym przypadku hormony działają na interoreceptory (chemoreceptory) znajdujące się w ścianach naczyń krwionośnych. Podrażnienie chemoreceptorów jest początkiem reakcji odruchowej, która zmienia stan czynnościowy ośrodków nerwowych.

Fizjologiczne działanie hormonów jest bardzo zróżnicowane. Mają wyraźny wpływ na metabolizm, różnicowanie tkanek i narządów, wzrost i rozwój. Hormony biorą udział w regulacji i integracji wielu funkcji organizmu, dostosowując go do zmieniających się warunków środowiska wewnętrznego i zewnętrznego oraz utrzymując homeostazę.

Biologia człowieka

Podręcznik do klasy 8

Regulacja humoralna

W organizmie człowieka nieustannie zachodzą różnorodne procesy podtrzymujące życie. Tak więc w okresie czuwania wszystkie układy narządów funkcjonują jednocześnie: człowiek porusza się, oddycha, krew przepływa przez jego naczynia, w żołądku i jelitach zachodzą procesy trawienia, przeprowadzana jest termoregulacja itp. Człowiek dostrzega wszystkie zmiany zachodzące w środowisko, reaguje na nie. Wszystkie te procesy są regulowane i kontrolowane przez układ nerwowy i gruczoły aparatu dokrewnego.

Regulacja humoralna (z łac. „humor” – ciecz) – forma regulacji aktywności organizmu, właściwa wszystkim istotom żywym, realizowana jest za pomocą substancji biologicznie czynnych – hormonów (z gr. „gormao” – pobudzać), które są wytwarzane przez specjalne gruczoły. Nazywa się je gruczołami dokrewnymi lub gruczołami dokrewnymi (od greckiego „endon” - wewnątrz, „krineo” - wydzielać). Wydzielane przez nie hormony dostają się bezpośrednio do płynu tkankowego i do krwi. Krew przenosi te substancje po całym ciele. Będąc w narządach i tkankach, hormony mają na nie określony wpływ, na przykład wpływają na wzrost tkanek, rytm skurczu mięśnia sercowego, powodują zwężenie światła naczyń krwionośnych itp.

Hormony oddziałują na ściśle określone komórki, tkanki lub narządy. Są bardzo aktywne, działając nawet w znikomych ilościach. Jednak hormony są szybko niszczone, więc w razie potrzeby muszą dostać się do krwi lub płynu tkankowego.

Zwykle gruczoły dokrewne są małe: od ułamków grama do kilku gramów.

Najważniejszym gruczołem dokrewnym jest przysadka mózgowa, zlokalizowana pod podstawą mózgu w specjalnym zagłębieniu czaszki - tureckim siodle i połączona z mózgiem cienką nogą. Przysadka mózgowa jest podzielona na trzy płaty: przedni, środkowy i tylny. W płatach przednim i środkowym produkowane są hormony, które dostając się do krwioobiegu docierają do innych gruczołów dokrewnych i kontrolują ich pracę. Dwa hormony wytwarzane w neuronach międzymózgowia wchodzą do tylnego płata przysadki mózgowej wzdłuż łodygi. Jeden z tych hormonów reguluje objętość produkowanego moczu, a drugi wzmaga skurcz mięśni gładkich i odgrywa bardzo ważną rolę w procesie porodu.

Tarczyca znajduje się na szyi przed krtanią. Wytwarza szereg hormonów, które biorą udział w regulacji procesów wzrostu, rozwoju tkanek. Zwiększają intensywność metabolizmu, poziom zużycia tlenu przez narządy i tkanki.

Przytarczyce znajdują się na tylnej powierzchni tarczycy. Są cztery takie gruczoły, są bardzo małe, waga całkowita mają tylko 0,1-0,13 g. Hormon tych gruczołów reguluje zawartość soli wapnia i fosforu we krwi, przy braku tego hormonu zaburzony jest wzrost kości i zębów, a pobudliwość układu nerwowego wzrasta.

Sparowane nadnercza znajdują się, jak sama nazwa wskazuje, nad nerkami. Wydzielają kilka hormonów, które regulują metabolizm węglowodanów, tłuszczów, wpływają na zawartość sodu i potasu w organizmie oraz regulują pracę układu sercowo-naczyniowego.

Uwalnianie hormonów nadnerczy jest szczególnie ważne w przypadkach, gdy organizm jest zmuszony do pracy w warunkach psychicznych i napięcie fizyczne czyli pod wpływem stresu: hormony te zwiększają pracę mięśni, zwiększają poziom glukozy we krwi (aby zapewnić zwiększone zużycie energii przez mózg), zwiększają przepływ krwi w mózgu i innych ważnych dla życia narządach, zwiększają ciśnienie krwi, zwiększają aktywność serca.

Niektóre gruczoły w naszym organizmie pełnią podwójną funkcję, to znaczy działają jednocześnie jako gruczoły wydzielania wewnętrznego i zewnętrznego – mieszanego. Są to na przykład gruczoły płciowe i trzustka. Trzustka wydziela sok trawienny, który dostaje się do dwunastnicy; jednocześnie jego poszczególne komórki działają jak gruczoły dokrewne, produkujące hormon insulinę, który reguluje metabolizm węglowodanów w organizmie. Podczas trawienia węglowodany są rozkładane na glukozę, która jest wchłaniana z jelit do naczyń krwionośnych. Spadek produkcji insuliny prowadzi do tego, że większość glukozy nie może przedostać się z naczyń krwionośnych dalej do tkanek narządów. W efekcie komórki różnych tkanek zostają pozbawione najważniejszego źródła energii – glukozy, która ostatecznie jest wydalana z organizmu wraz z moczem. Ta choroba nazywa się cukrzycą. Co się dzieje, gdy trzustka wytwarza za dużo insuliny? Glukoza jest bardzo szybko zużywana przez różne tkanki, przede wszystkim mięśnie, a zawartość cukru we krwi spada do niebezpiecznego poziomu. niski poziom. W efekcie mózgowi brakuje „paliwa”, osoba wpada w tzw. szok insulinowy i traci przytomność. W takim przypadku konieczne jest szybkie wprowadzenie glukozy do krwi.

Gruczoły płciowe tworzą komórki płciowe i wytwarzają hormony, które regulują wzrost i dojrzewanie organizmu, tworzenie drugorzędowych cech płciowych. U mężczyzn jest to wzrost wąsów i brody, szorstki głos, zmiana budowy ciała, u kobiet - wysoki głos, krągłość kształtów ciała. Hormony płciowe warunkują rozwój narządów płciowych, dojrzewanie komórek rozrodczych, u kobiet kontrolują fazy cyklu płciowego, przebieg ciąży.

Struktura tarczycy

Tarczyca jest jednym z najważniejszych narządów wydzielania wewnętrznego. Opis tarczycy podał w 1543 r. A. Vesalius, a swoją nazwę otrzymał ponad sto lat później - w 1656 r.

Współczesne idee naukowe dotyczące tarczycy zaczęły się kształtować pod koniec XIX wieku, kiedy szwajcarski chirurg T. Kocher w 1883 roku opisał objawy upośledzenia umysłowego (kretynizmu) u dziecka, które rozwinęło się po usunięciu tego narządu.

W 1896 r. A. Bauman ustalił wysoką zawartość jodu w żelazie i zwrócił uwagę badaczy na fakt, że nawet starożytni Chińczycy z powodzeniem leczyli kretynizm popiołami gąbek morskich zawierającymi dużą ilość jodu. Tarczyca została po raz pierwszy poddana badaniom eksperymentalnym w 1927 roku. Dziewięć lat później sformułowano koncepcję jej funkcji wewnątrzwydzielniczej.

Obecnie wiadomo, że tarczyca składa się z dwóch płatów połączonych wąskim przesmykiem. Otho jest największym gruczołem dokrewnym. U osoby dorosłej jego masa wynosi 25-60 g; znajduje się z przodu i po bokach krtani. Tkanka gruczołu składa się głównie z wielu komórek - tyrocytów, które łączą się w pęcherzyki (pęcherzyki). Wnęka każdego takiego pęcherzyka jest wypełniona produktem aktywności tyreocytów - koloidem. Naczynia krwionośne przylegają do mieszków włosowych od zewnątrz, skąd do komórek dostają się substancje wyjściowe do syntezy hormonów. Jest to koloid, który pozwala organizmowi obejść się przez pewien czas bez jodu, który zwykle pochodzi z wody, pożywienia i wdychanego powietrza. Jednak przy długotrwałym niedoborze jodu produkcja hormonów zostaje zakłócona.

Główny produkt hormonalny tarczyca - tyroksyna. Inny hormon, trijodtyran, jest wytwarzany tylko w niewielkich ilościach przez tarczycę. Powstaje głównie z tyroksyny po wyeliminowaniu z niej jednego atomu jodu. Proces ten zachodzi w wielu tkankach (zwłaszcza w wątrobie) i odgrywa ważną rolę w utrzymaniu równowagi hormonalnej organizmu, gdyż trójjodotyronina jest znacznie bardziej aktywna niż tyroksyna.

Choroby związane z zaburzeniami funkcjonowania tarczycy mogą wystąpić nie tylko ze zmianami w samym gruczole, ale także z brakiem jodu w organizmie, a także chorobami przedniego płata przysadki mózgowej itp.

Wraz ze spadkiem funkcji (niedoczynności) tarczycy w dzieciństwie rozwija się kretynizm, charakteryzujący się zahamowaniem rozwoju wszystkich układów ciała, niskim wzrostem i demencją. U osoby dorosłej z niedoborem hormonów tarczycy dochodzi do obrzęku śluzowatego, w którym obserwuje się obrzęki, otępienie, obniżoną odporność i osłabienie. Choroba ta dobrze reaguje na leczenie preparatami hormonów tarczycy. Przy zwiększonej produkcji hormonów tarczycy dochodzi do choroby Gravesa-Basedowa, w której pobudliwość, tempo metabolizmu, tętno gwałtownie wzrastają, rozwijają się wytrzeszcz oczu (wytrzeszcz) i następuje utrata masy ciała. Na tych obszarach geograficznych, gdzie woda zawiera mało jodu (zwykle w górach), populacja często ma wole - chorobę, w której tkanka wydzielnicza tarczycy rośnie, ale nie może, przy braku wymaganej ilości jodu, syntetyzować pełne hormony. Na takich terenach należy zwiększyć spożycie jodu przez ludność, co można zapewnić np. stosując sól kuchenną z obowiązkowymi niewielkimi dodatkami jodku sodu.

Hormon wzrostu

Po raz pierwszy założenie o uwalnianiu określonego hormonu wzrostu przez przysadkę mózgową poczyniła w 1921 roku grupa amerykańskich naukowców. W eksperymencie byli w stanie stymulować wzrost szczurów do dwukrotności normalnego rozmiaru poprzez codzienne podawanie ekstraktu z przysadki mózgowej. W czysta forma Hormon wzrostu wyizolowano dopiero w latach 70. XX wieku, najpierw z przysadki mózgowej byka, a następnie z konia i człowieka. Hormon ten nie wpływa na jeden konkretny gruczoł, ale na całe ciało.

Wzrost człowieka jest wartością zmienną: wzrasta do 18-23 roku życia, pozostaje niezmieniony do około 50 roku życia, a następnie maleje o 1-2 cm co 10 lat.

Ponadto tempo wzrostu różni się w zależności od osoby. Dla „osoby warunkowej” (takie określenie przyjmuje Światowa Organizacja Zdrowia przy określaniu różnych parametrów życia) średni wzrost to 160 cm dla kobiet i 170 cm dla mężczyzn. Ale osoba poniżej 140 cm lub powyżej 195 cm jest już uważana za bardzo niską lub bardzo wysoką.

Przy braku hormonu wzrostu u dzieci rozwija się karłowatość przysadkowa, a przy nadmiarze - gigantyzm przysadkowy. Najwyższym olbrzymem z przysadką, którego wysokość dokładnie zmierzono, był Amerykanin R. Wadlow (272 cm).

Jeśli u osoby dorosłej obserwuje się nadmiar tego hormonu, gdy normalny wzrost już się zatrzymał, pojawia się choroba akromegalii, w której rośnie nos, usta, palce rąk i nóg oraz niektóre inne części ciała.

Sprawdź swoją wiedzę

1. Na czym polega humoralna regulacja procesów zachodzących w organizmie?
2. Jakie gruczoły należą do gruczołów dokrewnych?
3. Jakie są funkcje nadnerczy?
4. Wymień główne właściwości hormonów.
5. Jaka jest funkcja tarczycy?
6. Jakie znasz gruczoły wydzielania mieszanego?
7. Dokąd trafiają hormony wydzielane przez gruczoły dokrewne?
8. Jaka jest funkcja trzustki?
9. Wypisz funkcje przytarczyc.

Myśleć

Co może prowadzić do braku hormonów wydzielanych przez organizm?

Kierunek procesu w regulacji humoralnej

Gruczoły dokrewne wydzielają hormony bezpośrednio do krwi - biolo! substancje czynne. Hormony regulują metabolizm, wzrost, rozwój organizmu i funkcjonowanie jego narządów.

Regulacja nerwowa i humoralna

Regulacja nerwowa przeprowadzane za pomocą impulsów elektrycznych przechodzących przez komórki nerwowe. W porównaniu z humorem

• idzie szybciej
• bardziej precyzyjne
• wymaga dużo energii
• bardziej ewolucyjnie młody.

Regulacja humoralna procesy życiowe (od łacińskiego słowa humor - „płyn”) są przeprowadzane z powodu substancji uwalnianych do wewnętrznego środowiska organizmu (limfa, krew, płyn tkankowy).

Regulację humoralną można przeprowadzić za pomocą:

• hormony- substancje biologicznie czynne (działające w bardzo małym stężeniu) wydzielane do krwi przez gruczoły dokrewne;
• inne substancje. Na przykład dwutlenek węgla

• powoduje miejscowe rozszerzenie naczyń włosowatych, więcej krwi napływa w to miejsce;
• pobudza ośrodek oddechowy rdzenia przedłużonego, oddech nasila się.

Wszystkie gruczoły ciała są podzielone na 3 grupy

1) Gruczoły dokrewne ( dokrewny) nie mają przewodów wydalniczych i wydzielają swoje sekrety bezpośrednio do krwi. Nazywa się sekrety gruczołów dokrewnych hormony, wykazują aktywność biologiczną (działają w mikroskopijnym stężeniu). Na przykład: tarczyca, przysadka mózgowa, nadnercza.

2) Gruczoły wydzielania zewnętrznego posiadają kanaliki wydalnicze i wydzielają swoje wydzieliny NIE do krwi, a do dowolnej jamy lub na powierzchnię ciała. Na przykład, wątroba, łzowy, ślinowy, pot.

3) Gruczoły wydzielania mieszanego wykonują zarówno wydzielanie wewnętrzne, jak i zewnętrzne. Na przykład

• trzustka wydziela insulinę i glukagon do krwi, a nie do krwi (w dwunastnicy) - sok trzustkowy;
• płciowy gruczoły wydzielają hormony płciowe do krwi, a nie do krwi - komórki rozrodcze.

WIĘCEJ INFORMACJI: Regulacja humoralna, Rodzaje gruczołów, Rodzaje hormonów, czas i mechanizmy ich działania, Utrzymanie stężenia glukozy we krwi
ZADANIA CZĘŚĆ 2: Regulacja nerwowa i humoralna

Testy i zadania

Ustal zgodność między narządem (wydziałem narządów) zaangażowanym w regulację życia ludzkiego ciała a układem, do którego należy: 1) nerwowy, 2) hormonalny.
A) most
B) przysadka mózgowa
B) trzustka
d) rdzeń kręgowy
D) móżdżek

Ustal kolejność, w jakiej odbywa się humoralna regulacja oddychania podczas pracy mięśni w organizmie człowieka
1) gromadzenie się dwutlenku węgla w tkankach i krwi
2) pobudzenie ośrodka oddechowego w rdzeniu przedłużonym
3) przekazywanie impulsów do mięśni międzyżebrowych i przepony
4) wzmocnienie procesów oksydacyjnych podczas aktywnej pracy mięśni
5) wdychanie i przepływ powietrza do płuc

Ustal zgodność między procesem zachodzącym podczas oddychania człowieka a sposobem jego regulacji: 1) humoralnym, 2) nerwowym
A) pobudzenie receptorów nosowo-gardłowych przez cząsteczki kurzu
B) spowolnienie oddychania po zanurzeniu w zimnej wodzie
C) zmiana rytmu oddychania z nadmiarem dwutlenku węgla w pomieszczeniu
D) niewydolność oddechowa podczas kaszlu
D) zmiana rytmu oddychania ze spadkiem zawartości dwutlenku węgla we krwi

1. Ustal zgodność między cechami gruczołu a typem, do którego należy: 1) wydzielanie wewnętrzne, 2) wydzielanie zewnętrzne. Wpisz cyfry 1 i 2 we właściwej kolejności.
A) mają przewody wydalnicze
B) produkują hormony
C) zapewniają regulację wszystkich funkcji życiowych organizmu
D) wydzielają enzymy do żołądka
D) przewody wydalnicze wychodzą na powierzchnię ciała
E) produkowane substancje są uwalniane do krwi

2. Ustal zgodność cech gruczołów z ich rodzajem: 1) wydzielanie zewnętrzne, 2) wydzielanie wewnętrzne.

Humoralna regulacja organizmu

Wpisz cyfry 1 i 2 we właściwej kolejności.
A) produkują enzymy trawienne
B) wydzielają się do jamy ciała
B) wydzielają substancje chemicznie czynne - hormony
D) uczestniczą w regulacji procesów życiowych organizmu
D) mają przewody wydalnicze

Ustal zgodność między gruczołami i ich rodzajami: 1) wydzielanie zewnętrzne, 2) wydzielanie wewnętrzne. Wpisz cyfry 1 i 2 we właściwej kolejności.
A) epifiza
B) przysadka mózgowa
B) nadnercza
D) ślina
D) wątroba
E) komórki trzustki produkujące trypsynę

Ustal zgodność między przykładem regulacji pracy serca a rodzajem regulacji: 1) humoralna, 2) nerwowa
A) przyspieszenie akcji serca pod wpływem adrenaliny
B) zmiany w pracy serca pod wpływem jonów potasu
C) zmiany częstości akcji serca pod wpływem układu autonomicznego
D) osłabienie czynności serca pod wpływem układu przywspółczulnego

Ustal zgodność między gruczołem w organizmie człowieka a jego rodzajem: 1) wydzielanie wewnętrzne, 2) wydzielanie zewnętrzne
A) nabiał
B) tarczycy
B) wątroba
D) pot
D) przysadka mózgowa
E) nadnercza

1. Ustal zgodność między znakiem regulacji funkcji w organizmie człowieka a jego typem: 1) nerwowym, 2) humoralnym. Wpisz cyfry 1 i 2 we właściwej kolejności.
A) jest dostarczany do narządów przez krew
B) duża szybkość reakcji
B) jest starszy
D) odbywa się za pomocą hormonów
D) jest związana z czynnością układu hormonalnego

2. Ustal zgodność między cechami i typami regulacji funkcji organizmu: 1) nerwową, 2) humoralną. Zapisz cyfry 1 i 2 w kolejności odpowiadającej literom.
A) włącza się powoli i trwa długo
B) sygnał rozchodzi się wzdłuż struktur łuku odruchowego
B) jest przeprowadzane przez działanie hormonu
D) sygnał rozchodzi się wraz z krwią
D) włącza się szybko i działa krótko
E) ewolucyjnie starsza regulacja

Wybierz jedną, najbardziej poprawną opcję. Które z poniższych gruczołów wydzielają swoje produkty specjalnymi przewodami do jam narządów ciała i bezpośrednio do krwi
1) łojowe
2) pot
3) nadnercza
4) seksualne

Ustal zgodność między gruczołem ciała ludzkiego a typem, do którego należy: 1) wydzielanie wewnętrzne, 2) wydzielanie mieszane, 3) wydzielanie zewnętrzne
A) trzustka
B) tarczycy
B) łzowy
D) łojowe
D) seksualne
E) nadnercza

Wybierz trzy opcje. W jakich przypadkach przeprowadzana jest regulacja humoralna?
1) nadmiar dwutlenku węgla we krwi
2) reakcja organizmu na zielone światło
3) nadmiar glukozy we krwi
4) reakcja ciała na zmianę położenia ciała w przestrzeni
5) uwalnianie adrenaliny podczas stresu

Ustal zgodność między przykładami a typami regulacji oddychania u człowieka: 1) odruchowa, 2) humoralna. Zapisz cyfry 1 i 2 w kolejności odpowiadającej literom.
A) przestań oddychać podczas wdechu podczas wchodzenia do zimnej wody
B) zwiększenie głębokości oddychania z powodu wzrostu stężenia dwutlenku węgla we krwi
C) kaszel, gdy pokarm dostaje się do krtani
D) niewielkie opóźnienie w oddychaniu spowodowane spadkiem stężenia dwutlenku węgla we krwi
D) zmiana intensywności oddychania w zależności od stanu emocjonalnego
E) skurcz naczyń mózgowych z powodu gwałtownego wzrostu stężenia tlenu we krwi

Wybierz trzy gruczoły dokrewne.
1) przysadka mózgowa
2) seksualne
3) nadnercza
4) tarczyca
5) żołądkowy
6) nabiał

Wybierz trzy opcje. Humoralny wpływ na procesy fizjologiczne w organizmie człowieka
1) przeprowadzane za pomocą substancji chemicznie czynnych
2) związane z czynnością gruczołów wydzielania zewnętrznego
3) rozprzestrzenia się wolniej niż nerw
4) występują za pomocą impulsów nerwowych
5) są kontrolowane przez rdzeń przedłużony
6) przeprowadzane są przez układ krążenia

© D.V. Pozdnyakov, 2009-2018

Pierwszą starożytną formą interakcji między komórkami organizmów wielokomórkowych jest interakcja chemiczna poprzez produkty przemiany materii dostające się do płynów ustrojowych. Takie produkty lub metabolity są produktami rozpadu białek, dwutlenku węgla itp. Jest to humoralna transmisja wpływów, humoralny mechanizm korelacji lub połączenia między narządami.

Połączenie humoralne charakteryzuje się następującymi cechami. Po pierwsze, brak dokładnego adresu, na który chemikalia wchodzą lub wysyłane są inne płyny ustrojowe. Substancja chemiczna może zatem oddziaływać na wszystkie narządy i. Jego działanie nie jest zlokalizowane, nie jest ograniczone pewne miejsce. Po drugie, substancja chemiczna rozprzestrzenia się stosunkowo wolno. I wreszcie po trzecie, działa w znikomych ilościach i zazwyczaj jest szybko niszczony lub wydalany z organizmu. Powiązania humoralne są wspólne zarówno dla świata zwierząt, jak i świata roślin.

Regulacja nerwowa i humoralna

Na kolejnym etapie rozwoju istot żywych pojawiają się specjalne narządy - gruczoły, w których produkowane są humoralne substancje czynne - hormony, które powstają ze składników odżywczych dostających się do organizmu. Na przykład hormon adrenalina powstaje w nadnerczach z aminokwasu tyrozyny. To regulacja hormonalna.

Główną funkcją układu nerwowego jest regulowanie interakcji organizmu jako całości z jego środowiskiem zewnętrznym oraz regulowanie czynności poszczególnych narządów i połączeń między narządami.

Układ nerwowy wzmaga lub hamuje aktywność wszystkich narządów nie tylko poprzez fale pobudzenia lub impulsów nerwowych, ale także poprzez wprowadzanie do krwi, limfy, płynów mózgowo-rdzeniowych i tkankowych mediatorów, hormonów i metabolitów, czyli produktów przemiany materii. Te chemikalia działają na narządy i układ nerwowy. Zatem w warunkach naturalnych nie istnieje wyłącznie nerwowa regulacja czynności narządów, ale neurohumoralna.

Pobudzenie układu nerwowego ma charakter biochemiczny. Przesunięcie metaboliczne rozprzestrzenia się wzdłuż niego falami, w których jony selektywnie przechodzą przez błony, w wyniku czego powstaje różnica potencjałów między obszarami, które są w stanie względnego spoczynku i wzbudzenia, i powstają. Te prądy to tzw bioprądy, Lub biopotencjały rozprzestrzeniają się po układzie nerwowym i powodują pobudzenie w kolejnych jego odcinkach.