Гормональная регуляция функций организма. Регуляция углеводного обмена

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Гормональная регуляция функций организма. регуляция углеводного обмена

Гуморальная регуляция осуществляется путем распространения сигнальных молекул в жидкостях организма - межклеточной жидкости, крови, лимфы и спинномозговой жидкости. При этом регуляция не отличается высоко точностью, скоростью доставки сигнала и временем ответной реакции. Гуморальный механизм имеет преимущественное значение в регуляции обмена веществ, скорости деления клеток, роста и специализации тканей, половом созревании и адаптации к условиям окружающей среды. Органы, специально предназначенные для выработки биологически активных веществ, называются железами. Железы, выделяющие свои секреты в кровь или лимфу, относятся к железам внутренней секреции (эндокринным). Эндокринные железы участвуют в регуляции физиологических функций и гомеостаза. Их гормоны действуют на клетки и ткани других органов.

Эндокринная система представляет собой функциональное объединение специализированных для внутренней секреции клеток, тканей и органов. Основной их функцией является синтез и секреция во внутреннюю среду организма молекул гормонов.Гормоны - это биологически активные вещества, вырабатываемые эндокринными железами. Началом изучения строения и функций желез внутренней секреции считается 1849 г. и работы немецкого физиолога А. Бертольда и английских физиологов У. Бейлисса и Э. Старлинга, которые предложили назвать биологически активные вещества гормонами. В настоящее время изучено около 30 гормонов, и все они имеют общие свойства:

- физиологический эффект вызывается минимальным количеством гормона;

- гормоны отличаются избирательностью действия, т.е. они действуют на орган-мишень для данного гормона;

- гормоны неустойчивы и быстро разрушаются.

Принцип физиологического действия гормонов состоит в том, что они, попадая в кровяное русло, разносятся по всему организму. Гормоны оказывают свое физиологическое действие в минимальных дозах. Например, 1 г адреналина может активировать работу 100 млн изолированных сердец.

По месту действия на органы-мишени или другие эндокринные железы, гормоны делятся на две группы:

эффекторные гормоны - это гормоны, действующие на клетки-эффекторы (например, инсулин, регулирующий обмен веществ в организме, повышает синтез гликогена в клетках печени, увеличивает транспорт глюкозы через клеточную мембрану, повышает интенсивность синтеза белка);

тропные гормоны - это гомоны, действующие на другие эндокринные железы и регулирующие их функции (например, АКТГ - адренокортикотропный гормон гипофиза - регулирует выработку гормонов корой надпочечников).

Основные связи между нервной и эндокринной системами регуляции осуществляются посредством взаимодействия гипоталамуса и гипофиза. Нервные импульсы, приходящие в гипоталамус, активируют секрецию, так называемых, рилизинг-факторов (либеринов и статинов). Мишенью для них являются клетки передней доли гипофиза - аденогипофиз. Каждый из либеринов взаимодействует с определенной популяцией клеток гипофиза и вызывает в них синтез соответствующих тропинов:

тиреотропина, соматотропного гормона (соматотропин - гормон роста),

пролактина,

гонадотропного гормона, (гонадотропины - лютеинизирующий и фолликулостимулирующий),

адренокортикотропного гормона (АКТГ, кортикотропин).

Статины оказывают на гипофиз влияние, противоположное действию либеринов, - подавляют синтез тропинов. Тропины, секретируемые гипофизом, поступают в общий кровоток и, попадая на соответствующие железы, активируют в них секреторные процессы. Гормоны определяют интенсивность синтеза белка, размеры клеток, их способность делиться, рост всего организма и его отдельных частей, формирование пола и размножение; различные формы адаптации и поддержание гомеостаза; высшую нервную деятельность.

Гормоны разделяют на водо- и жирорастворимые. Принадлежность к одному из классов обуславливает их механизм действия. Жирорастворимые гормоны могут проникать через клеточную мембрану, которая состоит преимущественно из бислоя липидов, а водорастворимые этого не могут. В связи с этим рецепторы (Р) для водо- и жирорастворимых гормонов имеют различное место локализации (мембрана и цитоплазма). Связавшись с мембранным рецептором гормон, вызывает каскад реакций в самой клетке. Кроме того, комплекс цитоплазматического рецептора и гормона может воздействовать на ядерные рецепторы и вызывать изменения в генетическом аппарате, что ведет к синтезу новых белков. На мембранах клеток имеются рецепторы ко многим гормонам. Молекула каждого типа гормона может соединиться только со «своим» рецептором на клеточной мембране, такой принцип взаимодействия получил название «ключ к замку». Клетки, на которых находятся рецепторы, называют клетками-мишенями.

Секреция большинства гормонов регулируется по принципу отрицательной обратной связи. Рассмотрим пример поддержания уровня глюкозы в крови (5,5 ммоль/л) при резком снижении концентрации глюкозы в плазме крови (гипогликемия). Поскольку глюкоза абсолютно необходима для функционирования головного мозга, гипогликемия не может продолжаться долго. Глюкорецепторы гипоталамуса реагируют на снижение концентрации глюкозы в крови, и усиливает освобождение глюкозы из печени через активацию симпатической части АНС. Кроме этого, активируется мозговой слой надпочечников и выбрасывается адреналин, который снижает утилизацию глюкозы тканями организма, а также способствует освобождению глюкозы из печени. Другие нейроны гипоталамуса реагируют на гипогликемию, стимулируя выделение из коры надпочечников гормона кортизола, который усиливает синтез глюкозы в печени. Под действием стимулирующих влияний эндокринные клетки поджелудочной железы отвечают на гипогликемию секрецией гормона глюкагона, который стимулирует выделение глюкозы из печени в кровь.

Другие эндокринные клетки поджелудочной железы отвечают на гипогликемию, напротив, снижением выделения другого гормона - инсулина, что приводит к снижению утилизации глюкозы всеми тканями, за исключением головного мозга. Результатом совместных реакций нервной и эндокринной систем является возвращение к норме концентрации глюкозы в кровяной плазме в течение 60-90 мин.

Гормоны оказывают два вида влияния на органы и ткани организма: функциональное влияние обеспечивает регуляцию функций в организме; морфологическое влияние обеспечивает рост, физическое, умственное и половое развитие. Функциональное влияние бывает: пусковым, модулирующим и пермиссивным. Пусковое влияние - это способность гормона запускать деятельность эффектора (рабочего органа). Модулирующее влияние связано с изменением интенсивности протекания биохимических процессов в органах и тканях и изменение чувствительности ткани к действию других гормонов. Пермиссивное влияние - это способность одного гормона обеспечивать реализацию эффекта другого гормона.

Углеводный обмен в организме. Основная роль углеводов определяется их энергетической функцией. Глюкоза крови является непосредственным источником энергии в организме. Быстрота ее распада и окисления, а также возможность быстрого извлечения из депо обеспечивают экстренную мобилизацию энергетических ресурсов при стремительно нарастающих затратах энергии в случаях эмоционального возбуждения, при интенсивных мышечных нагрузках и др.

Уровень глюкозы в крови составляет 3,3--5,5 ммоль/л (60-- 100 мг%) и является важнейшей гомеостатической константой организма. Особенно чувствительной к понижению уровня глюкозы в крови (гипогликемия) является ЦНС. Незначительная гипогликемия проявляется общей слабостью и быстрой утомляемостью. При снижении уровня глюкозы в крови до 2,2--1,7 ммоль/л (40-- 30 мг%) развиваются судороги, бред, потеря сознания, а также вегетативные реакции: усиленное потоотделение, изменение просвета кожных сосудов и др. Это состояние получило название «гипогликемическая кома». Введение в кровь глюкозы быстро устраняет данные расстройства.

Углеводный обмен представляет собой совокупность процессов превращений углеводов в организме человека и животных. Процесс превращений углеводов начинается с переваривания их в ротовой полости, где происходит частичное расщепление крахмала под действием фермента слюны - амилазы. В основном углеводы перевариваются и всасываются в тонком кишечнике и затем с током крови разносятся в ткани и органы, а основная часть их, главным образом глюкоза,накапливается в печени в виде гликогена. Глюкоза с кровью поступает в те органы и ткани, где возникает потребность в ней, причем скорость проникновения глюкозы в клетки определяется проницаемостью клеточных оболочек. В клетки печени глюкоза проникает свободно, в клетки мышечной ткани проникновение глюкозы связано с затратой энергии; во время мышечной работы проницаемость клеточной стенки значительно возрастает. В клетках глюкоза претерпевает процесс превращений на молекулярном уровне в процессе биологического окисления с накоплением энергии.

При окислении глюкозы в пентозном (аэробном)цикле образуется восстановленный никотинамид-адениннуклеотидфосфат, необходимый для восстановительных синтезов. Кроме того промежуточные продукты этого цикла являются материалом для синтеза многих важных соединений.

Глюкоза, поступающая в кровь из кишечника, транспортируется в печень, где из нее синтезируется гликоген. При перфузии изолированной печени раствором, содержащим глюкозу, количество гликогена в ткани печени увеличивается. Гликоген печени представляет собой резервный, т. е. отложенный в запас, углевод. Количество его может достигать у взрослого человека 150--200 г. Образование гликогена при относительно медленном поступлении глюкозы в кровь происходит достаточно быстро, поэтому после введения небольшого количества углеводов повышения содержания глюкозы в крови (гипергликемия) не наблюдается. Если же в пищеварительный тракт поступает большое количество легко расщепляющихся и быстро всасывающихся углеводов, содержание глюкозы в крови быстро увеличивается. Развивающуюся при этом гипергликемию называют алиментарной, иначе говоря -- пищевой. Ее результатом является глюкозурия, т. е. выделение глюкозы с мочой, которое наступает в том случае, если уровень глюкозы в крови повышается до 8,9-- 10,0 ммоль/л (160--180 мг%).

При полном отсутствии углеводов в пище они образуются в организме из продуктов распада жиров и белков. По мере убыли глюкозы в крови происходят расщепление гликогена в печени и поступление глюкозы в кровь (мобилизация гликогена). Благодаря этому сохраняется относительное постоянство содержания глюкозы в крови. Гликоген откладывается также в мышцах, где его содержится около 1--2%. Количество гликогена в мышцах увеличивается в случае обильного питания и уменьшается во время голодания. При работе мышц под влиянием фермента фосфорилазы, которая активируется в начале мышечного сокращения, происходит усиленное расщепление гликогена, являющегося одним из источников энергии мышечного сокращения. Захват глюкозы разными органами из притекающей крови неодинаков: мозг задерживает 12% глюкозы, кишечник -- 9%, мышцы -- 7%, почки -- 5% (Е. С. Лондон). углеводный обмен гуморальный гормон

Распад углеводов в организме животных происходит как бескислородным путем до молочной кислоты (анаэробный гликолиз), так и путем окисления продуктов распада углеводов до СО2 и Н2O.

Регуляция углеводного обмена

Регуляция углеводного обмена в основном осуществляется гормонами и центральной нервной системой. О состоянии углеводного обмена можно судить по содержанию сахара в крови (в норме 70-120мг%). При сахарной нагрузке эта величина возрастает, но затем быстро достигает нормы. Нарушения углеводного обмена возникают при различных заболеваниях. Так,при недостатке инсулина наступает сахарный диабет, а понижение активности одного из ферментов углеводного обмена - мышечной фосфорилазы - ведет к мышечной дистрофии.

Основным параметром регулирования углеводного обмена является поддержание уровня глюкозы в крови в пределах 4,4--6,7 ммоль/л. Изменение содержания глюкозы в крови воспринимается глюкорецепторами, сосредоточенными в основном в печени и сосудах, а также клетками вентромедиального отдела гипоталамуса. Показано участие ряда отделов ЦНС в регуляции углеводного обмена.

Клод Бернар еще в 1849 г. показал, что укол продолговатого мозга в области дна IV желудочка (так называемый сахарный укол) вызывает увеличение содержания глюкозы (сахара) в крови. При раздражении гипоталамуса можно получить такую же гипергликемию, как и при уколе в дно IV желудочка. Роль коры головного мозга в регуляции уровня глюкозы крови иллюстрирует развитие гипергликемии у студентов во время экзамена, у спортсменов перед ответственными соревнованиями, а также при гипнотическом внушении. Центральным звеном регуляции углеводного и других видов обмена и местом формирования сигналов, управляющих уровнем глюкозы, является гипоталамус. Отсюда регулирующие влияния реализуются вегетативными нервами и гуморальным путем, включающим эндокринные железы.

Выраженным влиянием на углеводный обмен обладает инсулин -- гормон, вырабатываемый в-клетками островковой ткани поджелудочной железы. При введении инсулина уровень глюкозы в крови снижается. Это происходит за счет усиления инсулином синтеза гликогена в печени и мышцах и повышения потребления глюкозы тканями организма. Инсулин является единственным гормоном, понижающим уровень глюкозы в крови, поэтому при уменьшении секреции этого гормона развиваются стойкая гипергликемия и последующая глюкозурия (сахарный диабет, или сахарное мочеизнурение).

Увеличение уровня глюкозы в крови возникает при действии нескольких гормонов. Это глюкагон, продуцируемый альфа-клетками островковой ткани поджелудочной железы; адреналин -- гормон мозгового слоя надпочечников; глюкокортикоиды -- гормоны коркового слоя надпочечника; соматотропный гормон гипофиза; тироксин и трийодтиронин -- гормоны щитовидной железы. В связи с однонаправленностью их влияния на углеводный обмен и функциональным антагонизмом по отношению к эффектам инсулина эти гормоны часто объединяют понятием «контринсулярные гормоны».

Размещено на Allbest.ru