Эндокринная система и нервная система – это главные регулирующие системы организма. Нервная система работает быстро, но порой её действия недостаточно для нормального протекания процесса. Эндокринная система действует медленнее, но зато её действие более постоянно.
В систему желез внутренней секреции или эндокринных желез входят разные по происхождению и строению железы: гипофиз, эпифиз, тимус, щитовидная железа, надпочечники, а также железы смешанной секреции – поджелудочная и половые. Все указанные железы не имеют протоков и выделяют непосредственно кровь биологически активные вещества – гормоны.
Большая часть сведений о работе эндокринных желез и их секретов была получена при изучении заболеваний, связанных с этими железами. В некоторых случаях проводилось экспериментальное удаление этих желез у животных.
Биохимические методы анализа очистки и синтеза гормонов дали возмоность ученым выяснить роль гормонов в процессах обмена веществ и жизнедеятельности, а также углубили познания в роли эндокринных желез в физиологических процессах.
В настоящее время хуже всего изучены эпифиз и тимус. Гормоны этих желез не выделены в чистом виде. Эпифиз древние римляне называли вместилище души. Существует мнение, что эпифиз отвечает за биологические ритмы. Тимус является важнейшим органом иммунной системы. Здесь образуется гормон тимозин, который отвечает за созревание Т-лимфоцитов. Однако, данный гормон не выделен в чистом виде и свойства его не описаны.
2.Механизмы секреции и действия гормонов.
По химической природе гормоны делятся на четыре группы:
1)производные аминов,
2)пептиды и белки,
3)стероиды,
4)жирные кислоты.
В регуляции секреции гормонов могут участвовать следующие механизмы.
А. Присутствие специфического метаболита в крови. Например, избыток в ней глюкозы вызывает секрецию поджелудочной железой гормона инсулина. В данном случае работает механизм, основанный на принципе отрицательной обратной связи.
Б. Присутствие в крови другого гормона. Например, многие гормоны передней доли гипофиза, стимулируют секрецию гормонов другими железами организма. Таким образом контролируется работа надпочечников. В данном случае работает каскадный механизм, так как для выработки других гормонов не требуется больших количеств исходного гормона. Здесь работает механизм положительной обратной связи.
В. Стимуляция со стороны вегетативной нервной системы. Например, при беспокойстве и стрессе мозговое вещество надпочечников выделяет адреналин и норадреналин.
Особенностью действия гормонов является их высокая специфичность. Эти вещества действуют не на все клетки, а лишь на определенные, называемые "мишенями". Клетки-"мишени" имеют на своих поверхностных мембранах особые рецепторы, к которым могут прикрепляться гормоны. Многие гормоны имеют в своих молекулах специфические участки, ответственные за прикрепление к рецептору.
Гипоталамус и гипофиз
. В настоящее время известно, что гипоталамус и гипофиз очень тесно связаны между собой. Гипоталамус вырабатывает нейропептиды, усиливающие и угнетающие работу гипофиза. Кроме того, многие гормоны передней доле гипофиза образуются нейросекреторными клетками гипоталамуса. Поэтому в последнее время в литературе принято говорить о единой гипофизарно-гипоталамической системе.
Гипофиз человека состоит из двух долей. Передняя доля называется аденогипофиз, а задняя – нейрогипофиз.
Основной гормон передней доли – соматотропный гормон или гормон роста. Недостаток этого гормона делает человека карликом лилипутом, а избыток – гигантом. (Карликами считаются люди ниже 1м 50 см, а гигантами выше 2м). Кроме того, передняя доля выделяет группу гормонов стимулирующих работу половых желез. Гормон тиротонин увеличивает продукцию гормонов щитовидной железы. Адренокортикотропный гормон (АКТГ) вызывает усиленный синтез гормонов надпочечников. Таким образом, гормоны влияют на функции очень многих желез внутренней секреции.
В задней доле – нейрогипофизе – содержатся два гормона вазопрессин и окситоцин. Первый из них усиливает реадсорбцию воды в почках. При недостатке вазопрессина у человека развивается заболевание несахарный диабет или мочеизнурение. (Больной выделяет до 50 л мочи в сутки и погибает от обезвоживания). Окситоцин оказывает разнообразное влияние на матку.
4. Щитовидная железа и паращитовидные железы.
Основное влияние гормоны щитовидной железы оказывают на регуляцию белкового обмена, и тем самым оказывают влияние на рост и развитие организма. Основными гормонами этой железы являются тироксин и трииодтироксин. Все гормоны щитовидной железы содержат йод.
При недостаточной функциональной активности щитовидной железы у взрослых людей развивается болезнь – миксидема, а у детей – кретинизм.
Миксидема выражается в снижении уровня обмена веществ, одутловатости снижении уровня интеллекта. При кретинизме наблюдается задержка роста и умственного развития ребенка.
Повышенная активность щитовидной железы называется тиреотоксикоз или базедова болезнь. Она выражается в разрастании тканей щитовидной железы, повышенной раздражительности, нарушению кровообращения и тахикардии, к психическим травмам.
1. Паращитовидные железы – это четыре небольшие железы, расположенные рядом со щитовидной железой. Гормон паращитовидных желез – паратгормон – отвечает за обмен кальция в организме. Нарушение в работе этих желез приводит к нарушению роста и развития костной ткани. Полное удаление паращитовидных желез у животных сопровождается судорожными сокращениями с последующей гибелью от расстройства дыхания. При избыточной функции паращитовидных желез возникает остеопороз – разрушение костей при нагрузках.
Надпочечники.
Надпочечники покрывают верхнюю часть почек. Это парные железы, состоящие из коркового и мозгового слоев.
В 1855 году английский врач Томас Аддисон описал заболевание, которое назвал бронзовая болезнь. Симптомами этого заболевания являются общая слабость мышц, пониженный обмен веществ, бронзово-землистый цвет кожи. При дальнейшем изучении этой болезни оказалось, что она является результатом комплексного недостатка гормонов коры надпочечников.
Корковый слой делится на три зоны: внутренней, средней и наружной. Внутренняя зона выделяет половые гормоны и является единственным их источником до периода полового созревания и во время климакса.
Средняя зона выделяет гормоны глюкокортикоиды. Эти гормоны влияют на обмен углеводов. Например, гормон кортизон регулирует образование гликогена. Многие стероидные гормоны этого слоя надпочечников стимулируют физическую работоспособность и снижают утомляемость скелетных мышц. Использование экзогенных препаратов этих гормонов считается в спорте допингом. Главный вред этих препаратов состоит в том, что они не только влияют на спортивный результат, но и отрицательно сказываются на здоровье спортсмена. Это выражается, прежде всего, в нарушении нормального функционирования надпочечников.
Наружный слой корковой зоны является источником минералкортикоидов. Эти гормоны регулируют обмен минеральных веществ в организме.
Корковый слой надпочечников является жизненно необходимым: удаление его у животных приводило к их гибели в 100% случаев.
В мозговом слое надпочечников вырабатываются такие гормоны, как адреналин и норадреналин. Это "стрессовые" гормоны, которые выделяются в периоды больших нагрузок на нервную систему. Известно, что они являются ускоряющими медиаторами нервной системы и, по-видимому, в этом состоит основной механизм их деятельности.
6. Железы смешанной секреции: поджелудочная железа и половые железы.
Поджелудочная железа и половые железы состоят из двух частей экзокринной и эндокринной и поэтому их иногда называют железами смешанной секреции или гетерокринными.
Основными гормонами поджелудочной железы являются гормоны инсулин и глюкагон. Инсулин поддерживает уровень глюкозы в крови. При его отсутствии у человека развивается заболевание сахарный диабет: в крови скапливается глюкоза, а к клеткам она не попадает. Диабет системное заболевание, так как нарушаются разные стороны обмена веществ. При отсутствии надлежащего лечения больной погибает. Сахарный диабет бывает первого и второго типа. Диабет первого типа заболевание наследственное и связано с плохой работой генов, которые вырабатывают белок инсулин. Диабет второго типа развивается постепенно в результате несбалансированного питания и связан с недостаточной работоспособностью инсулина. Последствия диабета первого типа обычно устраняются введением экзогенного инсулина, а в случае диабета второго типа порой достаточно щадящей диеты с пониженным содержанием углеводов и жиров.
Гормон глюкагон мобилизует увеличение концентрации глюкозы в крови за счет запасов гликогена. Избыточное количество глюкозы удаляется с мочой.
На различные физиологические функции оказывают влияние и другие гормоны поджелудочной железы. Липокаин участвует в регуляции фосфолипидного обмена и предупреждает ожирение печени. Ваготонин повышает активность нейронов блуждающего нерва и т.д.
Половые железы. У мальчиков и девочек до периода полового созревания и женские и мужские гормоны образуются примерно в равных количествах. Затем гормоны противоположного пола продолжают секретироваться в половых железах, но их количество примерно в 10 раз меньше.
Мужские половые гормоны образуются в семенниках, в клетках Лейдинга. Основным мужским гормоном является тестостерон. Он регулирует сперматогенез, развитие вторичных половых признаков, влияет на уровень белкового и углеводного обмена, а значит на рост мышечной массы. Введение тестостерона экзогенным путем считается в спорте допингом.
Женские половые гормоны - эстрогены – выступают регуляторами месячного цикла, нормального протекания беременности, развития женских вторичных половых признаков, лактации.
7. Влияние эндокринной системы на двигательную активность.
Адаптация к физическим нагрузкам проходит несколько фаз. Этим фазам соответствует активность эндокринной системы.
1. Фаза тревоги. Во время этой фазы происходит декомпенсация работы многих органов и систем. Эндокринная система реагирует на это активизацией надпочечников. Выделяется в большом количестве адреналин и некоторые гормоны коры надпочечников. В то же время несколько подавлена работа щитовидной железы.
2. Фаза устойчивости (резистентости). На этой фазе организм особенно устойчив к неблагоприятным воздействиям. Активизируется белковый синтез, что сопровождается усилением работы большинства эндокринных желез. Особенно активизируются гормоны системы гипоталамус – гипофиз – надпочечники. Гипоталамус воспринимает нервный сигнал реальной или предстоящей физической нагрузки и превращает его в гормональные сигналы. Происходит высвобождение гормонов гипофиза, а те в свою очередь способствуют секреции гормонов надпочечников. Гормоны надпочечников повышают устойчивость организма к физическим нагрузкам. В то же время, чрезмерные нагрузки подавляют деятельность надпочечников. Продолжает выделяться в больших количествах и адреналин. На короткое время повышается активность поджелудочной железы. А вот активность щитовидной железы выражается в более быстром наступлении физического переутомления.
3. Фаза истощения. Главная характеристика этой фазы – это исчерпание физических резервов организма. На этой стадии падает активность большинства желез внутренней секреции за исключением, пожалуй, щитовидной. Гормоны щитовидной железы на этой стадии могут повалять работу многих гормонов и, прежде всего, гормонов коркового слоя надпочечников.
Раздел 4 Физиология кровообращения
Основные темы раздела..
9. СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ КРОВИ.
ИММУННАЯ СИСТЕМА.
11. Кровообращение
Основные вопросы темы
1. Строение крови: плазма крови и эритроциты.
2. Лейкоциты и тромбоциты.
3. Функции крови.
4. Транспорт газов кровью.
5. Свертывание крови.
6. Заживление ран.
1. Строение крови: плазма крови и эритроциты.
Кровь состоит из межклеточного вещества, называемого плазма и форменных элементов крови: эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов.
Плазма крови – это бледно-желтая жидкость, которая на 90% состоит из воды, 10% - это растворенные и взвешенные в ней вещества. Содержание одних веществ в плазме колеблется незначительно, других довольно существенно.
Основные компоненты плазмы.
Вода служит источником для клеток, разносит по телу
множество растворимых в ней веществ, способствует
поддержанию кровяного давления и объёма крови.
Белки:
1. Сывороточный альбумин. Содержится в очень больших количествах.
Связывает ионы Са
2. Сывороточные глобулины. Это белки иммунной системы.
3. Протромбин и фибриноген. Белки участники процесса свертывания крови.
4. Минеральные соли, находящиеся в составе крови в виде ионов.
Эритроциты или красные клетки крови – это мелкие клетки, лишенные ядра и имеющие форму двояковогнутых дисков. Их диаметр 7 – 8 микрометров. Специфическая форма эритроцитов увеличивает газообмен. Благодаря своей эластичности эритроцит может проходить через капилляры, просвет которых меньше его диаметра.
Эритроциты образуются в гематопоэтической ткани, а разрушаются в печени и селезенке. За 1 сек, в организме человека образуется до 10 млн. этих клеток и столько же разрушается. В 1 куб. мм крови эритроцитов содержится от5 до 5,5 миллионов. Эти клетки переносят кислород и участвуют в переносе углекислого газа. Продолжительность жизни эритроцитов до 3месяцев.
1. Белые клетки крови – лейкоциты. Тромбоциты.
Лейкоциты – более крупные клетки, нежели эритроциты. В 1кубическом мм крови их содержится около 7000. Различают два класса этих клеток:
зернистые лейкоциты – гранулоциты и
незернистые – агранулоциты.
Гранулоциты образуются в костном мозге. Они имеют разделенное на лопасти ядро и зернистую цитоплазму. Это клетки способные к самостоятельному передвижению. Выделяют три основные вида этих клеток: нейтрофилы, базофилы и эозинофилы.
Нейтрофилы составляют до 70% всех лейкоцитов. Они могут через стенки капилляров проникать в межклеточные пространства и направляться к очагам инфекции. Нейтрофилы уничтожают болезнетворные бактерии (фагоцитоз).
Эозинофилы (1,5%) обладают антигистаминовым действием, то есть увеличивают вероятность свертывания крови при ранениях.
Базофилы (0,5%) вырабатывают вещества гепарин и гистамин и являются активными участниками в процессах препятствующих свертыванию крови внутри сосудов.
Агранулоциты содержат ядро овальной формы и незернистую цитоплазму. Их различают два основных вида: моноциты (4%) и лимфоциты (24%).
Моноциты содержат ядро бобовидной формы и образуются в костном мозге. Они активно участвуют в процессах фагоцитоза, но нападают на иные, нежели нейтрофилы, микроорганизмы и вещества.
Лимфоциты являются производителями антител. Их различают два класса Т-клетки и В-клетки.
Тромбоциты или кровяные пластинки – это фрагменты клеток, имеющие неправильную форму и, обычно, лишенные ядра. Они играют важную роль в системе свертывания крови. В 1 кубическом мм крови их содержится около 250 тыс.
Функции крови.
Функции крови можно разделить на две группы:
1.Функции исключительно плазмы крови,
2.Функции, выполняемые совместно плазмой крови и форменными элементами.
Самостоятельно плазма крови выполняет следующие функции:
1.Перенос растворимых органических веществ от тонкого кишечника к различным органам и тканям, где эти вещества откладываются про запас или участвуют в обмене веществ.
2.Транспорт подлежащих выделению веществ из тканей, где они образуются, к органам выделения.
3.Перенос побочных продуктов обмена веществ из мест их образования к другим участкам тела.
4.Транспорт гормонов из желез внутренней секреции к органам "мишеням".
5.Перенос тепла от глубоко расположенных органов, предупреждающий перегрев этих органов и поддерживающий равномерное распределение тепла в организме.
Совместно с форменными элементами плазма крови выполняет следующие функции:
1. Доставка кислорода из легких по всем тканям организма (эритроциты) и перенос в обратном направлении углекислого газа.
2. Защита от болезней в которой участвуют три механизма: свертывание крови, фагоцитоз, синтез антител.
3. Поддержание постоянного осмотического давления и кислотности среды с помощью белков плазмы и гемоглобин
4. Транспорт газов кровью.
Перенос кислорода. Кислород переносят молекулы гемоглобина, содержащиеся в эритроцитах. Гемоглобин обладает способностью образовывать соединения с кислородом при повышенном парциальном давлении этого газа. При этом образуется оксигемоглобин. При низком парциальном давлении кислорода, которое имеется обычно в тканях, гемоглобин легко отдает кислород.
К сожалению, этот механизм играет с организмом злую шутку, так как другой газ – угарный – имеет большее химическое сродство с гемоглобином, нежели кислород. Поэтому он, соединясь с гемоглобином образует более устойчивые соединения. В результате угарный газ связывает весь гемоглобин в крови и кислород переносить становится нечем, что является причиной гибели организма от удушья.
В мышцах имеется вещество близкое по строению к гемоглобину – миоглобин. Этот белок способен сохранять кислород. У человека запасы этого белка невелики, а вот китообразные благодаря миоглобину могут не всплывать на поверхность воды часами.
Перенос углекислого газа. Существуют три пути переноса CO 2 кровью: перенос в растворенном в воде виде, перенос в соединении с белком, перенос угольной кислоте.
1. В растворённом виде переносится около 5% всего углекислого газа.
2. Примерно 10 – 20% присоединяется к аминогруппам гемоглобина. Чем меньше кислорода, тем больше углекислого газа переносится таким способом.
3. 75% всего углекислого газа переносится внутри эритроцитов, углекислый газ превращается в угольную кислоту.
Свертывание крови.
Система свертывания крови – важнейшая защитная система организма. В осуществлении этого процесса участвует по меньшей мере 15 факторов.
Процесс свертывания крови многостадийный. Это нужно для того, чтобы сделать его более безопасным и уменьшить риск свертывания крови внутри сосудов. Начало свертывания инициирует соприкосновение крови после ранения с атмосферным кислородом. После ранения происходит разрушение тромбоцитов о края разорванного сосуда. В результате из кровяных пластинок начинают выделяться ферменты, запускающие процесс свертывания. Результатом этого является появление в кровяном русле белка тромбопластина. Этот белок вступает во взаимодействие с белком плазмы протромбином, который образуется в печени. В этом взаимодействии участвуют также ферменты плазмы (факторы 7 и 10), витамин К, ионы Са. Результатом этого взаимодействия является белок тромбин. Этот белок в свою очередь вступает во взаимодействие с белком плазмы фибриногеном. В конечном итоге образуется белок фибрин. Фибрин – это тончайшие нити, тоньше шелковых. Эти нити опутывают эритроциты, и в результате этого процесса появляется появление сгустка или тромба. Тромб закупоривает раненый сосуд и кровотечение останавливается.
Помимо системы свертывания крови организм выработал систему препятствующую свертыванию крови внутри сосудов. Важнейшими компонентами этой системы являются вещества гепарин и гистамин. При недостатке этих веществ и при наличии на внутренней поверхности сосудов склеротических бляшек, может развиться тромбоз – образование тромбов внутри кровеносного русла. Тромбоз является причиной таких тяжелых заболеваний, как инфаркт, инсульт, тромбофлебит.
Заживление ран.
Заживление ран – это сложный и много стадийный процесс. Началом заживления является процесс свертывания крови. После этого наступает стадия фагоцитоза. Фагоцитоз – поглощение чужеродных веществ клетками. В этом процессе участвуют, главным образом, нейтрофилы, которые обладают способностью распознавать любые бактерии, проникшие в организм. В печени и лимфатических узлах имеются неподвижные фагоциты – макрофаги, которые поглощают токсичные вещества и чужеродных микроорганизмов. Практически одновременно с фагоцитозом наступает воспаление.
Воспаление – это местная реакция окружающих тканей, которая проявляется в опухании и болезненности. Эта реакция связана с выделением из поврежденных тканей некоторых веществ, вызывающих местное сужение капилляров (гистамин и серотонин). Воспаление сопровождается притоком крови к поврежденному участку и повышением его температуры. Возрастает также проницаемость капилляров, и в результате плазма выходит в межклеточные пространства и вызывает набухание – отек. Таким образом, воспаление – это ответная реакция организма, в которой участвуют различные бактерицидные факторы, препятствующие распространению инфекции. Конец воспалительного процесса – это собственно заживление ран. Вначале образуется рубцовая ткань, состоящая в основном из коллагена. Решающую роль в процессе образования коллагена играет витамин С. Примерно через две недели после ранения рубцовая ткань начинает заменяться обычными тканями.
Итак, заживление ран проходит следующие стадии:
1.После ранения в поврежденном участке происходит свертывание крови;
2.Начинается воспалительный процесс;
3.В ране происходит фагоцитоз;
4.Образуется рубцовая ткань;
5.Происходит рассасывание рубца и восстановление разрушенных тканей.
ИММУННАЯ СИСТЕМА.
План лекции.
1. Механизмы иммунитета.
2. Развитие Т- лимфоцитов.
3. Развитие В-лимфоцитов.
4. Клонально-селекционная теория развития антител.
5. Типы иммунитета.
6. Группы крови.
7. Система интерферона.
Механизмы иммунитета.
Чтобы разобраться в сложных вопросах, связанных с иммунологической защитой организма от инфекций необходимо усвоить некоторые понятия.
Антитело – это молекула, синтезированная организмом животного в ответ на присутствие чужеродного вещества, которая обладает с этим веществом высокой степенью химического сродства. Все антитела – это белки, называемые также иммуноглобулинами.
Антигены – это чужеродные вещества, обычно представляющие собой белки или полисахариды. Именно антигены распознают антитела
У млекопитающих сложились два механизма иммунитета: клеточный и гуморальный. Существование, упомянутых механизмов связано с наличием в организме нескольких типов клеток, и прежде всего, Т-лимфоцитов и В-лимфоцитов.
Клеточный механизм иммунитета связан с Т-клетками, которые при взаимодействии с антигеном распознают его и начинают размножаться, образуя клон таких же Т-клеток. Клетки этого клона вступают в борьбу с носителем антигена и уничтожают его.
Гуморальный механизм связан с В-лимфоцитами. При встрече с антигеном данные клетки также дают клон клеток, но которые синтезируют антитела. Антитела связываются с антигенами и ускоряют их захват фагоцитами.
Оба эти механизма дополняют друг друга и являются двумя неразрывными сторонами единого иммунного ответа.
Развитие Т-лимфоцитов.
Тимус расположен в грудной клетке под грудиной. Он начинает функционировать в период внутриутробного развития и проявляет наибольшую активность в момент рождения. После окончания вскармливания материнским молоком тимус уменьшается в размерах и вскоре перестает функционировать. Опыты на мышах показали, что при удалении этой железы у новорожденных, в крови наблюдалась хроническая недостаточность лимфоцитов, что было причиной их гибели.
Т-лимфоциты образуются не в тимусе, а в костном мозге. Но только после пребывания в тканях тимуса они становятся способными осуществлять свои функции. Процесс созревания Т-клеток не совсем ясен. Известно, что тимус выделяет гормон тимозин, который, возможно, способствует созреванию этих клеток. Роль тимуса, как эндокринной железы практически не изучена.
В тканях тимуса находятся незрелые клетки, называемые тимоцитами. После взаимодействия с антигеном Т-клетки начинают производить сложные молекулы лимфокины, которые помогают им уничтожать чужеродные частицы. Кроме того, они образуют клоны клеток, которые способны узнавать данный антиген. Зрелые Т-лимфоциты способствуют созреванию В-клеток.
Развитие В-клеток.
В-клетки как и Т-лимфоциты образуются в косном мозге, но созревают в другом месте – в лимфатических узлах, селезенке и печени.
Когда поверхностные рецепторы В-лимфоцитов узнают соответствующий им антиген, то эти клетки начинают делиться, давая клон плазматических клеток и "клеток памяти". Плазматические клетки генетически идентичны друг другу. Они синтезируют огромные количества антител одного вида. Клетки, образующие антитела живут всего несколько дней, но в это время они синтезируют антитела со скоростью 2000 молекул в секунду!.
К сожалению, нам мало, что известно о "клетках памяти". Мы судим об их существовании, главным образом, по результату их работы. Этот результат выражается в том, что повторный иммунный ответ гораздо эффективнее первого. Это возможно лишь в том случае, когда клетки существуют достаточно длительное время. Про плазматические клетки нам известно, что живут они недолго, значит, в повторном иммунном ответе должны участвовать какие-то другие клетки. Вот и все, что, собственно, нам известно.
Нам также известно, что антитела – это белки, называемые иммуноглобулины и относящиеся к 5 классам. Одни белки выделяются во время первичного ответа, другие создают вторичный ответ, о третьих мы знаем, что они создают надежную линию обороны против вирусов, о четвертом и пятом классе мы не знаем ничего. Классы иммуноглобулинов обозначаются буквами греческого алфавита.
