Существование целостного организма возможно, с одной стороны, при условии поддержания гомеостаза, с другой — за счет непрерывного взаимодействия с внешней средой, приспособления к ее изменениям. Течение физиологических процессов, обеспечивающих эти функции, регулируется двумя способами — гуморальным и нервным.
Гуморальная регуляция осуществляется через жидкие среды организма (кровь, лимфу, тканевую жидкость) с помощью биологически активных веществ, выделяемых клетками тех или иных органов. Важнейшую роль среди этих веществ играют гормоны — продукты желез внутренней секреции, составляющих эндокринную систему. Для гуморальной регуляции характерен ряд специфических черт. Во-первых, ее эффекты развиваются относительно медленно (минуты и часы), так как необходимо время для достижения гормонами органа-мишени. Во-вторых, она обладает длительным действием. В-третьих, биологически активные вещества воздействуют на все чувствительные к ним органы и ткани, к которым они доставляются кровью (или лимфой).
Нервная регуляция осуществляется нервной системой путем непосредственной иннервации органов и тканей. Под иннервацией понимается снабжение нервными волокнами какого-либо органа или ткани, что обеспечивает их связь с центральной нервной системой. Поэтому первой отличительной чертой нервной регуляции является воздействие на конкретные органы-мишени. Следующая особенность — быстрая (секунды и доли секунды) реализация эффекта, что обеспечивается высокой скоростью проведения нервных импульсов. Третья отличительная черта — кратковременное действие. Строению и функциям нервной системы будут посвящены все следующие главы пособия.
Обе регуляторные системы тесно связаны между собой. С одной стороны, деятельность нервной системы находится под влиянием переносимых кровью веществ, с другой— синтез гормонов и секреция их в кровь контролируется нервной системой. Таким образом, в организме существует единая нейрогуморальная регуляция физиологических функций.
Эндокринная система состоит из желез внутренней секреции. Железами называются органы животных и человека, вырабатывающие и выделяющие специфические вещества (секреты), необходимые для реализации некоторых функций организма. Процесс выработки и выделения секрета называется секрецией. Все железы делятся на железы внешней секреции (экзокринные) и внутренней секреции (эндокринные).
Железы внешней секреции выделяют свой секрет наружу или в какие-либо полости через выводные протоки. Это, например, слюнные железы, потовые железы, молочные железы, печень и т.п. Железы внутренней секреции не имеют выводных протоков и выделяют свой секрет непосредственно в кровь. Существуют также железы смешанной секреции, выделяющие несколько секретов: одни — непосредственно в кровь, другие через выводной проток в полость организма. Такими железами являются поджелудочная железа и половые железы.
Секреты желез внутренней секреции называются гормонами. Гормон — биологически активное вещество, вырабатываемое железами внутренней секреции и влияющее на физиологические процессы. Это вещества различных классов (аминокислоты и их производные, пептиды, белки, стероиды и др.), которые обычно синтезируются и выделяются специализированными железами, состоящими в основном из секреторных клеток. Однако в состав ряда органов, не являющихся железами внутренней секреции (почки, желудочно-кишечный тракт, сердце и др.), входят отдельные секреторные клетки, синтезирующие гормоны, которые получили название тканевые гормоны.
Рассмотрим вкратце основные железы внутренней секреции и их гормоны.
I. Гипофиз. Гипофиз является частью промежуточного мозга и функционирует как высшая железа внутренней секреции, так как гормоны гипофиза регулируют работу ряда других желез. В гипофизе выделяют три доли, различающиеся своим происхождением и вырабатываемыми ими гормонами - переднюю (аденогипофиз), промежуточную и заднюю (нейрогипофиз).
Гормоны аденогипофиза
1. Соматотропный гормон (гормон роста) стимулирует рост организма. При его недостатке у детей развивается гипофизарная карликовость (при ней сохраняются нормальные пропорции тела), при избытке — гипофизарный гигантизм
2.Тиреотропный гормон стимулирует рост и развитие щитовидной железы, регулирует выработку и выделение ее гормонов.
3. Адренокортикотропный гормон стимулирует деятельность коры надпочечников. Его секреция усиливается при воздействии стрессогенных стимулов — сильных раздражителей, вызывающих в организме стресс (реакцию напряжения). Поэтому адренокортикотропный гормон часто называют гормоном стресса.
4. Гонадотропные гормоны (лютеинизирующий и фолликулостимулирующий) управляют деятельностью половых желез. Они усиливают образование мужских и женских половых гормонов в семенниках и яичниках, стимулируют рост семенников, рост фолликулов.
5. Пролактин стимулирует выработку молока у кормящих матерей и участвует в организации деятельности половых желез.
В промежуточной доле гипофиза вырабатывается меланоцитостимулирующий гормон. Его избыток усиливает пигментацию кожи, и она заметно темнеет (меланоциты — клетки, содержащие пигмент меланин, придающий тканям окраску).
Гормоны нейрогипофиза
1. Антидиуретический гормон, или вазопрессин, способствует уменьшению объема мочи (диурез — мочеотделение). Антидиуретический гормон принимает важнейшее участие в регуляции постоянства внутренней среды организма.
2. Окситоцин стимулирует сокращение гладкой мускулатуры матки в период родов.
II. Щитовидная железа расположена в шее впереди верхних хрящей трахеи и на боковых стенках гортани. Гормоны этой железы (тироксин и трийодтиронин) усиливают обмен веществ в организме и оказывают стимулирующее действие на ЦНС. Наиболее выражено влияние этих гормонов на энергетический обмен — они активируют клеточное дыхание, вызывая окисление углеводов и жиров. Они также увеличивают синтез белка и стимулируют общий рост тела. При повышенной функции щитовидной железы развивается базедова болезнь (гипертиреоз).
III. Поджелудочная железа — железа смешанной секреции. Ее эндокринная часть синтезирует гормоны, регулирующие углеводный обмен, — инсулин и глюкагон. Выделение инсулина в кровь приводит к тому, что глюкоза — основной источник получения энергии в организме — свободно переходит из плазмы крови в ткани, а ее избыток откладывается в печени и мышцах в виде полимера гликогена (животного крахмала). Глюкагон необходим для образования глюкозы из гликогена при нехватке ее в плазме крови, т.е. является функциональным антагонистом инсулина. Инсулин и глюкагон, оказывая противоположное действие на обмен углеводов, обеспечивают точное регулирование потребления организмом глюкозы. Они же обеспечивают относительное постоянство концентрации глюкозы в крови. При нехватке инсулина развивается сахарный диабет — тяжелое, часто наследственное заболевание.
IV. Надпочечники — парные железы внутренней секреции, расположенные на верхних полюсах почек. Они состоят из двух слоев: наружного коркового и внутреннего мозгового, вырабатывающих разные гормоны.
Кортикостероиды — гормоны коры надпочечников. Основным субстратом для их синтеза является липид холестерин, поступающий в клетки железы с кровью. Выделяют три группы кортикостероидов:
1. Глюкокортикоиды регулируют обмен веществ, особенно углеводов. Главный гормон этой группы — кортизол (гидрокортизон). Глюкокортикоиды стимулируют синтез глюкозы из аминокислот, влияют на обмен липидов, иммунитет, работу почек. При стрессах выделение глюкокортикоидов увеличивается.
2. Минералокортикоиды регулируют минеральный обмен. Например, один из них (альдостерон) усиливает обратное всасывание (из мочи) натрия в почках и стимулирует выведение с мочой калия.
3. Половые гормоны. Это главным образом андрогены и эстрогены. Основная часть половых гормонов выделяется половыми железами (см. далее) и регулирует формирование первичных (в ходе эмбрионального развития) и вторичных половых признаков.
Мозговой слой надпочечников вырабатывает адреналин и норадреналин, функционируя совместно с симпатическим отделом вегетативной нервной системы (см. гл. 8). Адреналин — основной гормон мозгового слоя надпочечников. Его эффекты совпадают с эффектами симпатической нервной системы. Норадреналин является химическим предшественником адреналина. В те периоды, когда организм должен работать с большим напряжением (при травме, во время опасности, в условиях повышенной физической и умственной нагрузки), эти гормоны усиливают сердечную деятельность, улучшают работу мышц, повышают содержание глюкозы в крови (для обеспечения возросших энергетических затрат мозга), усиливают кровоток в мозге и других жизненно важных органах, повышают уровень системного кровяного давления.
V. Половые железы. Половые железы (гонады) — железы смешанной секреции (яички и яичники), вырабатывают половые гормоны. Внешнесекреторная деятельность половых желез заключается в том, что яичники выделяют яйцеклетки, а яички (семенники) — сперматозоиды.
Женскими половыми гормонами являются эстрогены и прогестины, а мужскими — андрогены. В норме в организме обоих полов образуются и мужские, и женские гормоны, но количественное их соотношение различно. Яичники выделяют больше женских гормонов, а семенники — мужских.
Основные женские гормоны — это эстрадиол и прогестерон. Эстрадиол, относящийся к эстрогенам, запускает овуляцию (выброс яйцеклетки из фолликула) и участвует в формировании вторичных половых признаков по женскому типу (развитие молочных желез, определенный тип телосложения и пр.). Прогестерон, относящийся к прогестинам, вырабатывается в желтом теле, которое образуется в яичнике на месте лопнувшего фолликула. Прогестерон — это гормон беременности, он необходим для имплантации (прикрепления) зародыша к стенке матки, а также тормозит созревание фолликулов и овуляцию на период беременности.
Основным андрогеном является тестостерон. Он необходим для нормального формирования у эмбриона половой системы по мужскому типу и для развития соответствующих вторичных половых признаков (оволосение и развитие мускулатуры по мужскому типу, низкий голос, особенности обмена веществ и поведения и т.п.). Андрогены обеспечивают также постоянство сперматогенеза.
