Эндокринные функции поджелудочной железы

Поджелудочная железа функционирует как железа внешней секреции, выделяя пищеварительный сок через специальные прото­ки в 12-ти перстную кишку, и как железа внутренней секреции, секретируя непосредственно в кровь гормоны инсулин и глюкагон. Око­ло 1 % массы этой железы составляют особые скопления клеток — островки Лангерганса, среди которых имеются в преобладающем количестве бета-клетки, вырабатывающие гормон инсулин, и в меньшем числе альфа-клетки, выделяющие гормон глюкагон.

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

Инсулин — это полипептид, обладающий широким действием на различные процессы в организме — он регулирует все виды обмена веществ и энергообмен. Действуя путем повышения проницаемости клеточных мембран мышечных и жировых клеток, он способствует переходу глюкозы внутрь мышечных волокон, повышая мышечные запасы синтезируемого в них гликогена, а в клетках жировой ткани способствует превращению глюкозы в жир. Проницаемость кле­точных мембран под влиянием инсулина повышается также и для аминокислот, в результате чего стимулируется синтез информаци­онной РНК и внутриклеточный синтез белка. В печени инсулин вызывает синтез гликогена, аминокислот и белков в печеночных клетках. Все указанные процессы обусловливают анаболический эффект инсулина.

Продукция гормонов поджелудочной железы регулируется со­держанием глюкозы в крови, собственными особыми клетками в островках Лангерганса, ионами Са и влияниями вегетативной не­рвной системы. В случае снижения концентрации глюкозы в крови (гипогликемии) до 2.5 мМоль л или 40-50 мг% в первую очередь резко нарушается деятельность мозга, лишенного источников энергии, наступают судороги, потеря сознания и даже смерть чело­века. Гипогликемия может возникать при избытке инсулина в организме, при повышенном расходе глюкозы во время мышечной работы.

Дефицит инсулина вызывает тяжелое заболевание — сахарный диабе/и (мочеизнурение), характеризующийся гипергликемией. В организме при этом нарушается утилизация в клетках глюкозы, рез­ко повышается концентрация глюкозы в крови и в моче, что сопро­вождается значительными потерями воды с мочой (до 12-15 л в сутки), соответственно, сильной жаждой и большим потреблением воды. Возникает мышечная слабость, падение веса. Потерю углевод­ных источников энергии организм компенсирует распадом жиров и белков. В результате их неполной переработки в крови накаплива­ются ядовитые вещества, кетоновые тела и возникает сдвиг рН крови в кислую сторону (ацидоз). Это приводит к диабетической коме с потерей сознания и угрозой смерти.

ФУНКЦИИ ПОЛОВЫХ ЖЕЛЕЗ

К половым железам (гонадам) относят семенники в мужском организме и яичники в женском организме. Эти железы выполняют двоякую функцию: формируют половые клетки и выделяют в кровь половые гормоны. Как в мужском, так и в женском организме вырабатываются и мужские половые гормоны (андрогены) и женские — (эстрогены), которые отличаются по ихколичеству. Их выработка и активность регулируются гонадотропными гормо­нами гипофиза. По химической структуре они являются стероидами (производными холестерина), продуцируются из общего предше­ственника. Эстрогены образуются путем преобразования из тестос­терона.

Мужской половой гормон тестостерон вырабатывается специальны­ми клетками в области извитых канальцев семенников. Другая часть клеток обеспечивает созревание сперматозоидов и вместе с тем проду­цирует эстрогены. Гормон тестостерон начинает действовать еще вста-дии внутриутробного развития, формируя организм по мужскому типу. Он обеспечивает развитие первичных и вторичных половых признаков мужскогоорганизма,регулируетпроцессы сперматогенеза, протекание половых актов, формирует характерное половое поведение, особеннос­ти строения и состава тела, психические особенности. Тестостерон обла-даетсильным анаболическим действием — он стимулирует синтез бел­ков, способствуя гипертрофии мышечной ткани.

Выработка женских половых гормонов (эстрогенов) осуществляется в яичниках клетками фолликулов. Основным гормоном этих клеток является эстрадиол. В яичниках также вырабатываются мужские по­ловые гормоны — андрогены. Эстрогены регулируют процессы фор­мирования женского организма, развитие первичных и вторич­ных половых признаков женского организма, рост матки и молочных желез, становление цикличности половых функций, протекание ро­дового акта. Эстрогены обладают анаболическим действием в орга­низме, но в меньшей степени, чем андрогены. Кроме гормонов эстро­генов, в женском организме вырабатывается гормон прогестерон. Этой функцией обладают клетки желтого тела, которое после овуля­ции становится особой железой внутренней секреции.

Секреция эстрогенов и прогестерона находится под контролем полового центра гипоталамуса и гонадотропного гормона гипофиза, которые формируют периодичность овариалыю-менструаьного цикла (ОМЦ) длительнос­тью, в среднем, около 28 дней на протяжении всего детородного пери­ода жизни женщины (примерно с 12-15 лет до 45-55 лет).

Овариально-менструальный цикл состоит из следующих 5 фаз:

• менструальная (примерно 1-3 день) — отторжение неошюдот-воренной яйцеклетки с частью маточного эпителия и кровоте­чением (менструацией);

• постменструальная (4-12 день) — созревание очередного фол­ликула с яйцеклеткой и усиленное выделение эстрогенов;

• овуляторная (13-14день) — разрыв фолликула и выход яйцеклетки в маточные трубы;

• постовуляторная (15-25 день) — образование из лопнувше го фолликула желтого тела и продуцирование гормона прогесте­рона, необходимого для внедрения оплодотворенной яйцеклет­ки в стенку матки и нормального протекания беременности;

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

вопрос № 5 При чрезвычайных физических и психических раздражениях (перегревание, переохлаждение, боль, страх, тяжелые психические переживания, непомерная физическая нагрузка и др.) у человека возникает состояние напряжения — стресс. При этом в организме развертываются как специфические реакции защиты от действую­щего фактора, таки неспецифические приспособительные реакции.

Вопрос№ 6 Комплекс защитных неспецифических реакций организма на небла­гоприятные влияния среды был назван канадским ученым Г. Селье (1960) общим адаптационным синдромом. Это стандартные реакции, которые возникают при любых раздражителях, связаны с эндокрин­ными изменениями и протекают в следующие 3 стадии.

• Стадия тревоги проявляется дискоординацией различных функций организма, подавлением функций щитовидной и половых желез, в результате чего нарушаются анаболические процессы синтеза белков и РНК;

отмечается снижение иммун­ных свойств организма — уменьшаются активность вилочковой железы и количество лимфоцитов в крови; возможно по­явление язв желудка и 12-ти перстной кишки; организмом включаются срочные защитные реакции быстрого рефлекторного выброса в кровь гормона надпочечников адреналина, что позволяет резко повысить деятельность сердечной и дыха­тельной систем, начать мобилизацию углеводных и жировых источников энергии; характерен также излишне высокий уро­вень энерготрат при низкой умственной и физической рабо­тоспособности.

• Стадия резистентности, т.е. повышенной устойчивости орга­низма характеризуется возрастанием секреции гормонов кор­кового слоя надпочечников — кортикоидов, что способствует нормализации белкового обмена (активации синтеза белков в тканях);

повышается содержание в крови углеводных источ­ников энергии;

возникает преобладание концентрации в крови норадреналина над адреналином — это обеспечивает оптимизацию вегетативных изменений и экономизацию энерготрат;

повышается тканевая устойчивость к действию на организм неблагоприятных факторов среды;

возрастает работоспособность.

• Стадия истощения возникает при чрезмерно сильных и длительных раздражениях;

функциональные резервы организма исчерпываются;

происходит истощение гормональных и энер­гетических ресурсов (содержание катехоламинов в надпочеч­никах снижается до 10-15% от исходного уровня), уменьшает­ся максимальное и пульсовое артериальное давление крови;

падает сопротивляемость организма повреждающим воздей­ствиям; невозможность дальнейшей борьбы с вредными влия­ниями может приводить к смертельному исходу.

Стрессовые реакции — это нормальные приспособительные реак­ции организма к действию сильных неблагоприятных раздражите­лей — стрессоров. Действие стрессоров воспринимается различными рецепторами тела и через кору больших полушарий передается на ги­поталамус, где включаются нервные и нейрогуморальные механиз­мы адаптации. При этом происходит вовлечение двухосновных сис­тем активации всех метаболических и функциональных процессов в организме:

• Осуществляется активация так называемой симпато-адреналовой системы. По симпатическим волокнам к мозговому слою надпочечников поступают рефлекторные влияния, вы­зывающие срочный выброс в кровь адаптивного гормона адре­налина.

• Действие адреналина на ядра гипоталамуса стимулирует ак­тивность гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы. Образуемые в гипоталамусе облегчающие вещества—либерины с током крови передаются в переднюю долю гипофиза и уже через 2-2.5 мин усиливают секрецию кортикотропина (АКТГ), который, в свою очередь, уже через 10 мин вызывает увеличенный выброс гормонов коркового слоя надпочечни­ков — глкжокортикоидов и альдостерона. Вместе с повышен­ной секрецией соматотропного гормона и норадреналина эти гормональные изменения обусловливают мобилизацию энер­гетических ресурсов организма, активацию обменных процес­сов и повышение тканевой сопротивляемости. Выполнение кратковременной и малоинтенсивной мышечной рабо­ты, как показали исследования работающего человека или экспери­ментальных животных, не вызывают заметных изменений содержа­ния гормонов в плазме крови и в моче. Значительные мышечные на­грузки (превышающие 50-70% от максимального потребления кис­лорода) вызывают состояние напряжения в организме и повышенную секрецию соматотропного гормона, кортикотропина, вазопрессина, глюкокортикоидов, альдостерона, адреналина, норад­реналина и паратгормона. Реакции эндокринной системы меняются в зависимости от особенностей спортивных упражнений. В каждом отдельном случае создается сложная специфическая система гормо­нальных взаимо-отношений с какими либо ведущими гормонами. Их регулирующее влияние на метаболические и энергетические процес­сы осуществляется вместе с другими биологически активными веще­ствами (эндорфины, простагландины) и зависит от состояния связы­вающих гормоны рецепторов клеток-мишеней.

С увеличением тяжести работы, повышением ее мощности и на­пряженности (особенно в соревнованиях) происходит повышение секреции адреналина, норадреналина и кортикоидов. Однако, гор­мональные реакции у нетренированных лиц и квалифицированных спортсменов заметно различаются. У людей, не подготовленных к физическим нагрузкам, наступает быстрый и оченьбольшой выброс в кровь этих гормонов, но запасы их невелики и вскоре наступает их истощение, ограничивающее работоспособность. У тренированных спортсменов функциональные резервы надпочечников существенно увеличены. Секреция катехоламинов не является чрезмерной, она более равномерна и намного более длительна.

Активация симпато-адреналовой системы увеличивается еще в предстартовом состоянии, особенно у более слабых, тревожных и неуверенных в своих силах спортсменов, выступления которых в соревнованиях оказываются неуспешными. У них в большей мере нарастает секреция адреналина — «гомона тревоги». У высококва­лифицированных и уверенных в себе спортсменов, с большим ста­жем, активация симпато-адреналовой системы оптимизируется и, наблюдается преобладание норадреналина — «гормона гомеостаза». Под его влиянием развертываются функции дыхательной и сердеч­но-сосудистой систем, усиливается доставка кислорода тканям и стимулируются окислительные процессы, повышаются аэробные возможности организма.

Увеличение выработки адреналина и норадреналина у спортсме­нов в условиях напряженной соревновательной деятельности сопря­жено с состоянием эмоционального стресса. При этом секреция адре­налина и норадреналина может быть увеличена в 5-6 раз по сравне­нию с исходным фоном в дни отдыха от нагрузок. Описаны отдель­ные случаи нарастания выделения адреналина в 25 раз, а норадреналина в 17 раз от исходного уровня при марафонском беге и лыжных гонках на 50 км.

Активизация гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы зависит от вида спорта, состояния тренированности и квалификации спортсмена. В циклических видах спорта подавление активности этой системы в предстартовом состоянии и во время соревнований коррелируете низкой работоспособностью. Наиболее успешно выс­тупают спортсмены, в организме которых секреция кортикоидов увеличивается в 2-4 раза по сравнению с исходным фоном. Особен­ное увеличение выхода кортикоидов и кортикотропина отмечается при выполнении физических нагрузок большого объема и интенсив­ности.

вопрос № 7 У спортсменов скоростно-силовых видов спорта (например, у де­сятиборцев в легкой атлетике) активность гипоталамо-гипофизар-но-надпочечниковой системы в предстартовом состоянии снижена (эффект экономизации расхода гормонов), но во время соревнова­ний — увеличена в 5-8 раз.

В возрастном плане отмечена повышенная фоновая и рабочая секреция кортикоидов и соматотропного гормона у спортсменов-подростков, особенно у акселератов. У взрослых спортсменов их сек­реция увеличивается с ростом спортивного мастерства, что тесно кор­релирует с успешностью выступлений на соревнованиях. При этом отмечено, что в результате адаптации к систематическим физичес­ким нагрузкам одно и то же количество гормонов быстрее совершает свой кругооборот в организме квалифицированных спортсменов, чем у людей, не занимающихся физическими упражнениями и не адап­тированных к таким нагрузкам. Гормоны быстрее образуются и сек-ретируютсяжелезами, успешнеепроникаютвклетки-мишени и сти­мулируют обменные процессы, быстрее проходят метаболические превращения в печени, а продукты их распада срочно выводятся поч­ками. Таким образом, при одних и тех же стандартных нагрузках у опытных спортсменов секреция кортикоидов протекает наиболее, экономно, но при выполнении предельных нагрузок их выделение значительно превышает уровеньу нетренированных лиц.

Глюкокортикоиды усиливают приспособительные реакции в организме, стимулируя глюконеогенез и восполняя затраты энергоресурсов в организме.

Увеличение секреции альдостерони при мы­шечной работе позволяет компенсировать потери натрия с потом и вывести накопившиеся излишки калия.

Акти вность щитовидной железы и половых желез у бол ьшей части спортсменов (за исключением наиболее подготовленных) изменяет­ся незначительно. Усиление продукции инсулина и тиреоидпых гормонов особенно велико после окончания работы для пополнения зат­рат энергоресурсов в организме. Адекватные физические нагрузки являются важным стимулятором развития и функционирования по­ловых желез. Однако большие нагрузки, особенно у юных спортсме­нов, подавляют их гормональную активность. В организме женщи н-спортсменок большие объемы физических нагрузок могут нарушать протекание овариально-менструального цикла. В организме мужчин андрогеныстимулируют нарастание мышечной массы и силы скелет­ных мышц. Размеры вилочковой железы у тренирующихся спортсме­нов уменьшаются, но активность ее не снижается.

Развитие утомления сопровождается снижением выработки гор­монов, а состояния переутомления и перетренированности — рас­стройством эндокринных функций. Вместестем, оказалось, что вы­сококвалифицированные спортсмены обладают особенно развиты­ми возможностями произвольной саморегуляции функций в работа­ющем органе. При волевом преодолении утомления у них отмечено возобновление роста секреции адаптивных гормонов и новая актива­ция метаболических процессов в организме. Следует также иметь в виду, что предельные нагрузки не только уменьшают выделение гор­монов, но и нарушают процесс их связывания рецепторами клеток-мишеней (например, нарушается связывание глюкокортикоидов в миокарде и гормон теряет активирующее действие на работу сердеч­ной мышцы).

Активность эндокринных желез находится также под контролем деятельности эпифиза и подчиняется суточным колебаниям. Пере­стройка суточных биоритмов гормональной активности у человека при дальних перелетах, пересечении многих временных поясов зани­мает около двух недель

Лекция № 8 Терморегуляция

1. Понятие о терморегуляции.

2. Механизмы теплообразования

3. Температура тела

4. Механизмы теплоотдачи

5. Регуляция теплообмена

1 вопрос Способность организма человека сохранять постоянную температуру обусловлена сложными биологическими и физико-химическими процессами терморегуляции. Поддержание теплового баланса осуществляется благодаря строгой соразмерности в образовании тепла и в ее отдаче. Величина теплообразования зависит от интенсивности химических реакций, характеризующих уровень обмена веществ.

Теплоотдача регулируется преимущественно физическими процессами (теплоизлучение, теплопроведение, испарение).

2 вопрос Величина теплообразования находится в тесной связи с уровнем метаболической активности организма. Поэтому теплопродукцию называют также химической терморегуляцией. У человека усиление теплообразования происходит, когда температура окружающей среды становится ниже оптимальной температуры или зоны комфорта (для человека в одежде в пределах 18-20°, а для обнаженного человека—28°). Суммарное теплообразование в организме происходит в ходе химических реакций обмена веществ (окисление, гликолиз), что составляет так называемое первичное тепло и при расходовании энергии макроэргических соединений (АТФ) на выполнение работы (вторичное тепло). Наиболее интенсивное теплообразование в организме происходит в мышцах при их сокращении. Однако в этих условиях существенно возрастают потери тепла с поверхности тела.

При продолжительном охлаждении организма возникают непроизвольные периодические сокращения скелетной мускулатуры (холодовая дрожь). Наконец, повышение теплопродукции связано с усилением функций надпочечников и щитовидной железы.

3 вопрос Температура поверхности тела неравномерна и зависит от интенсивности переноса к ней тепла кровью из глубоких частей тела, а также от охлаждающего или согревающего действия температуры внешней среды.

Это постоянство температуры тела носит название изотермии.

Температура поверхностных тканей («оболочки»), как правило, ниже температуры глубоких тканей («ядра»).

Температура поверхности тела неравномерна и зависит от интенсивности переноса к ней тепла кровью из глубоких частей тела, а также от охлаждающего или согревающего действия температуры внешней среды.

Так, температура кожи на покрытых одеждой участках колеблется от 29° до 34°; колебания температуры кожи на открытых частях тела в существенной мере зависят от температуры внешней среды и составляет 37-37,5°. Температура печени, мозга, почек несколько выше, чем других внутренних органов. Температура тела у здорового человека равна 36,5-37°. Температура тела ниже 24° и выше 43° не совместима с жизнью человека.

вопрос 4 Отдача тепла организмом (физическая терморегуляция) осуществляется путем излучения, проведения и испарения. Излучением теряется примерно 50-55% тепла в окружающую среду путем лучеиспускания за счет инфракрасной части спектра. Количество тепла, рассеиваемого организмом в окружающую среду с излучением, пропорционально площади поверхности частей тела, которые соприкасаются с воздухом, и разности средних значений температур кожи и окружающей среды. Теплопроведение может происходить путем кондукции и конвекции.

Кондукцией тепло теряется при непосредственном контакте участков тела человека с другими физическими средами. При этом количество теряемого тепла пропорционально разнице средних температур контактирующих поверхностей и времени теплового контакта.

Конвекция —способ теплоотдачи организма, осуществляемый путем переноса тепла движущимися частицами воздуха. Конвекцией тепло рассеивается при обтекании поверхности тела потоком воздуха с более низкой температурой, чем температура кожи. Движение воздушных потоков (ветер, вентиляция) увеличивают количество отдаваемого тепла. Путем теплопроведения организм теряет 15-20% тепла.

Теплоотдача путем испарения — это способ рассеивания организмом тепла (около 30%) в окружающую среду за счет его затрат на испарение пота или влаги с поверхности кожи и слизистых дыхательных путей. При температуре внешней среды 20° испарение влаги у человека составляет 600-800 г в сутки. При переходе в воздух 1 г воды организм теряет 0,58 ккал тепла.
вопрос5 Регуляция теплообмена обеспечивает баланс между количеством продуцируемого в единицу времени тепла и количеством тепла, рассеиваемого организмом за то же время в окружающую среду. В результате температура тела человека поддерживается на относительно постоянном уровне. Восприятие и анализ температуры окружающей среды осуществляется с помощью терморецепторов.

Одни из них реагируют на холод (холодовые рецепторы), которых на поверхности тела человека насчитывается около 250000, другие — на тепло (тепловые рецепторы), их примерно 30000.

Центральный аппарат терморегуляции находится в передней и задней части гипоталамуса, а также в ретикулярной формации среднего мозга. Термочувствительные нейроны переднего гипоталамуса поддерживают базальный уровень («установочную точку») температуры тела в организме человека. Эффекторные нейроны заднего гипоталамуса и среднего мозга управляют процессами теплопродукции и теплоотдачи. В осуществлении гуморальной регуляции теплообмена участвуют железы внутренней секреции, главным образом щитовидная и надпочечники.