О с о б е нн о с т и г орм о нально й ре г у л я ц и и функций

 

Регуляция функций в организме человека осуществляется нервным и гуморальным путем. Нервная регуляция обусловлена скоростью проведения нервного импульса, гуморальная — скоростью движения крови по сосудам или скоростью диффузии молекул химических ве-ществ в межклеточную жидкость. Нервная регуляция более быстрая, поэтому она является ведущей в организме, но и у нее есть свои не-достатки. Нервный импульс приводит лишь к кратковременному из-менению поляризации мембраны клетки. Для долговременного воз-действия нервные импульсы должны поступать один за другим, что приводит к утомлению нервных центров, в результате чего нервное влияние ослабевает. При гуморальном воздействии информация по-ступает ко всем клеткам, хотя воспринимается лишь той клеткой, кото-рая имеет специализированный рецептор. Информационная молеку-ла, достигнув такой клетки, прикрепляется к ее мембране, изменяет ее свойства и остается там до тех пор, пока не достигается ожидаемый результат, после чего специальные механизмы разрушают эту молеку-лу. Таким образом, если управляющее влияние должно быть срочным и кратковременным — преимущество за нервной регуляцией, а если продолжительным — за гуморальной. Поэтому в организме существу-ют и нервный, и гуморальный способы регуляции, которые действу-ют согласованно в зависимости от условий.

Среди биологически активных веществ для физиологической ре-гуляции функций организма наиболее важны медиаторы, гормоны, ферменты и витамины. Медиаторы представлены веществами небел-ковой природы, которые выделяются окончаниями нервных клеток в результате прохождения нервного импульса. Чаще всего в качестве медиатора выступают ацетилхолин, адреналин, норадреналин, дофа-мин и гамма-аминомасляная кислота. После прекращения действия

282              11. Гормональная регуляция функций организма и ее возрастные особенности

 

медиатор разрушается специальным ферментом. Истощение запасов медиатора в пресинаптической мембране может служить причиной нарушения проведения нервного импульса. Гормоны представляют собой высокомолекулярные вещества, вырабатываемые железами внутренней секреции для управления активностью других гормонов и систем органов. Гормоны могут быть двух типов: прямого действия и тропными. Гормоны прямого действия непосредственно воздейст-вуют на соматические клетки, изменяя их метаболизм и функцио-нальную активность. Тропные гормоны воздействуют на железы внутренней секреции, ускоряя или замедляя выработку собственных гормонов, которые уже в свою очередь действуют на соматические клетки. Ферменты — это вещества, влияющие на скорость биохими-ческих реакций внутри клетки и в полостях тела. Витамины непо-средственно воздействуют на метаболические процессы клетки.

В последнее время открыты новые классы веществ, которые обла-дают высокой биологической активностью и участвуют в регуляции физиологических функций и поведения человека. Например, эндор-фины, выполняющие функции внутреннего наркотика для создания ощущения радости и удовлетворенности при психических пережива-ниях и активной деятельности (занятиях спортом), феромоны, обла-дающие сильным ароматом и играющие важную роль в межличност-ном общении и половом поведении.

Многие органы, не будучи железами внутренней секреции, имеют в своем составе железистые клетки, которые продуцируют небольшое количество гормонов, влияющих на самочувствие. Такие гормоны вырабатываются в почках, желудке, сердце и других органах. Еще один класс биологически активных веществ, вырабатываемых не-железистыми клетками большинства органов, — тканевые гормоны, которые в отличие от истинных гормонов выделяются не в кровь, а в межклеточную жидкость. Эти вещества передают соседним клет-кам и тканям информацию о состоянии клеток, в которых они синте-зируются. Такой взаимный обмен информацией между клетками и тканями позволяет им согласовывать метаболическую активность и поддерживать гомеостаз.

Действие биологически активных веществ на клетки и ткани зави-сит от их химической природы. Тиреоидные гормоны легко проника-ют через клеточную мембрану и направляются в ядро, где включаются в регуляцию активности генов. Стероидные гормоны тоже проника-ют через мембрану, но благодаря взаимодействию с мембранными

11.1. Особенности гормональной регуляции функций                                                   283

 

рецепторами. Катехоламины внутрь клетки не проникают, а химиче-ски связываются с мембранными рецепторами. Многие гормоны яв-ляются крупными белковыми молекулами, которые не могут проник-нуть внутрь клетки. Они прикрепляются к клеточным мембранам, изменяют их проницаемость и таким образом влияют на внутрикле-точный метаболизм. Витамины в большинстве случаев являются мо-лекулами небольших размеров, проникают через клеточную мембрану и встраиваются во внутриклеточные биохимические процессы. Фер-менты, как многие гормоны, не способны проникать внутрь клетки, они циркулируют в крови или в межклеточной жидкости, где и оказы-вают свое каталитическое действие.

Молекулы биологически активных веществ имеют определенный срок жизни, после которого утилизируются. Крупные информацион-ные макромолекулы существуют от нескольких минут до нескольких часов, молекулы средних размеров — в течение суток, а мелкие моле-кулы — в течение нескольких суток.

Биологически активные вещества влияют не на все клетки, а только на клетки-мишени, на мембранах которых есть специальные активные места — рецепторы. Последние механически и химически приспособ-лены для соединения и удержания молекулы гормона. Если рецепто-ры отсутствуют, гормон не может прикрепиться к мембране и никакого действия на метаболизм клетки не оказывает.

Скорость образования гормонов обусловлена влиянием нервных центров, управляющих соответствующей железой, и других желез внут-ренней секреции. Секреция гормонов зависит также от возраста. Напри-мер, гипофиз вырабатывает гормон роста в наибольшем количестве у детей в период интенсивного роста костей. По скорости продукции гормоны делятся на две группы: долговременные и адаптивные, или гормоны быстрого реагирования. Продукция гормонов первой груп-пы меняется плавно и подолгу остается на одном уровне. Эти гормо-ны определяют уровень метаболизма в долговременном плане (гор-мон роста, тироксин, паратгормон, половые железы). Адаптивные гормоны выбрасываются в кровь в результате резкого изменения си-туации в течение нескольких минут или секунд (адреналин).

Кроме изменения скорости продукции гормона в организме меня-ется и чувствительность органов-мишеней. Чем больше количество активных мест на мембране клетки для прикрепления молекул гормо-на, тем выше чувствительность данной ткани к гормону. Иногда уро-вень гормона в крови высок, но чувствительность органов-мишеней

284              11. Гормональная регуляция функций организма и ее возрастные особенности

 

низкая и реальное физиологическое действие гормона не проявляет-ся. Например, у детей первого года жизни содержание половых гор-монов высокое, но клетки половых желез еще не приспособлены к взаимодействию с молекулами гормонов, поэтому процесс полово-го созревания не происходит.

Нервная и гуморальная системы регуляции объединяются в голов-ном мозге на уровне гипоталамуса — образования, которое является и нервной мозговой структурой, и эндокринной железой. Его нервные клетки соединены с центрами головного мозга, управляющими дея-тельностью всех внутренних органов. Но эти же клетки вырабатывают биологически активные вещества гормонального типа — нейропепти-ды — для регуляции активности гипофиза, называемые рилизинг-факто-рами, или либеринами. При их поступлении в гипофиз его железистые клетки выбрасывают накопленные ими гормоны в кровяное русло, и механизм эндокринной регуляции начинает действовать. Кроме того, в гипоталамусе вырабатываются статины — вещества, тормозящие высвобождение гормонов клетками гипофиза. Секреторные клетки гипофиза лишены собственной иннервации, поэтому его активность регулируется только с помощью химических веществ гипоталамуса.

В настоящее время установлено, что нервные клетки во многих от-делах головного мозга, а не только гипоталамуса, способны выраба-тывать нейропептиды. Среди последних были обнаружены и давно известные гормоны и неизвестные вещества, например эндорфины и энкефалины, влияющие на активность нервных центров и форми-рующие настроение человека. Кроме того, было установлено, что в каждой ткани есть клетки, выполняющие гормональные функции. Они выбрасывают гормоны, необходимые для регуляции процессов, происходящих в этих же тканях. В результате была сформулирована концепция диффузной нейроэндокринной системы. Ее смысл состо-ит в том, что одни и те же вещества — нейропептиды или гормоны — могут вырабатываться как железистыми, так и нервными клетками. Такая двойная продукция гормонов обеспечивает двойной контроль и совмещение нервного и гуморального воздействия.

 

 

К лас с ифик а ци я желез

 

Органы, специально предназначенные для выработки биологиче-ски активных веществ, называются железами. Железы, выделяющие свои секреты в кровь или лимфу, относятся к железам внутренней

11.2. Классификация желез                                                                                       285

 

секреции (эндокринным), на поверхность кожи или в одну из полос-тей — к железам внешней секреции (экзокринным).

Эндокринные железы (надпочечники, гипофиз, поджелудочная, щитовидная, паращитовидная, половые и другие железы) участвуют в регуляции физиологических функций и гомеостаза (рис. 44). Их гор-моны действуют на клетки и ткани других органов. Экзокринные железы участвуют в регуляции межвидовых или внутривидовых взаи-моотношений, так как их секрет воздействует информационно или метаболически на другие организмы (сальные, потовые, слезные, по-ловые и некоторые другие железы). Некоторые железы выполняют и эндокринную, и экзокринную функции (поджелудочная, половые железы).

Эндокринология — наука о железах внутренней секреции, не имеющих выводных протоков и выделяющих секрет в кровь и лимфу.

 

 

Рис. 44. Эндокринные железы в теле человека:

1 — эпифиз; 2 — гипофиз; 3 — паращитовидная железа; 4 — щитовидная железа; 5 — надпочечники; 6 — панкреотические островки; 7 — яичник; 8 — яичко

286              11. Гормональная регуляция функций организма и ее возрастные особенности

 

Началом изучения строения и функций желез внутренней секреции считается 1849 г. и работы немецкого физиолога А. Бертольда. Эти железы вырабатывают и выбрасывают в кровь специфические веще-ства, которые английские физиологи У. Бейлисс и Э. Старлинг назва-ли гормонами. Гормоны являются биологически активными вещест-вами различной химической природы. В настоящее время изучено около 30 гормонов, и все они имеют общие свойства. Во-первых, фи-зиологический эффект вызывается минимальным количеством гор-мона. Во-вторых, гормоны отличаются избирательностью действия, т.е. онидействуют на орган —мишень для данного гормона. В-третьих, они неустойчивы и быстро разрушаются в организме.

Гормоны вызывают изменение функций органов различными пу-тями. Они выполняют роль переносчиков информации, передавая сигналы о происходящих изменениях от данного органа к другому. Кроме того, гормоны действуют путем ограничения амплитуды коле-баний того или другого физиологического показателя. При этом обыч-но участвуют два гормона. Один из них «следит» за верхней, другой — за нижней границей показателя, таким образом удерживая его в физио-логических границах. Эти гормоны называются регуляторами-огра-ничителями (например, инсулин и глюкагон).

Гормоны действуют по принципу отрицательной обратной связи. Они участвуют в регуляции гомеостаза, обмена веществ, влияют на рост, дифференцировку, размножение, обеспечивают ответную реакцию организма на изменения внешней среды. Для всех желез внутренней секреции характерно хорошо развитое кровоснабжение и лимфоток, что способствует быстрому попаданию гормонов в кровь и лимфу.

Высшим центром регуляции эндокринных функций является гипо-талаламус, в состав которого входит более 30 пар ядер. Он объединяет нервные и эндокринные регуляторные механизмы в общую нейроэн-докринную систему, кодирует нервные и гуморальные механизмы ре-гуляции функций внутренних органов.

По происхождению все эндокринные железы делятся на три груп-пы: энтодермальные (щитовидная и паращитовидные железы, вилоч-ковая железа, островковый аппарат поджелудочной железы), мезо-дермальные (корковое вещество надпочечников, половые железы), эктодермальные (гипофиз и эпифиз, мозговое вещество надпочечни-ков, параганглии и клетки диффузной эндокринной системы). Кроме того, эндокринные железы делятся на зависимые и независимые от передней доли гипофиза. К первым относятся щитовидная железа,

11.3. Строение и функции желез внутренней секреции                                                287

 

корковое вещество надпочечников, половые железы. Остальные же-лезы (мозговое вещество надпочечников, паращитовидные железы, панкреатические островки поджелудочной железы, параганглии) не подчинены непосредственному влиянию передней доли гипофиза. К железам внутренней секреции относят также одиночные гормоно-образующие клетки (диффузная эндокринная система).