Основные механизмы нервно гормональной регуляции доклад
Обновлено: 17.05.2024
Наши тела состоят из миллионов клеток, и для слаженной работы им постоянно нужно обмениваться информацией, чтобы координировать работу разных органов. Для этого у нас есть два принципиально разных канала передачи информации: нервный (с помощью нервных импульсов) и гуморальный — с помощью гормонов и некоторых других веществ.
Гуморальный путь регуляции эволюционно гораздо более древний, чем нервный. Еще в первых многоклеточных организмах клетки научились общаться между собой с помощью специальных веществ задолго до возникновения прообраза нервной системы.
Чем отличается нервная регуляция от гормональной?
Нервная регуляция работает гораздо быстрее — импульс по нервным волокнам передается за доли секунды. А между тем, как гормон выделится, попадет в кровь и доберется до клетки-мишени, могут проходить десятки секунд. При этом гормоны действуют на мишени гораздо дольше, до тех пор, пока будут оставаться в крови. Это могут быть минуты, часы или даже дни.
К тому же нервная регуляция узконаправленная — нервный импульс передается только определенным группам клеток, связанным нервным окончанием. А когда гормон выделился в кровь, он может влиять на любую клетку с подходящим рецептором.
Где в организме вырабатываются гормоны
Поэтому, когда информацию нужно передавать быстро и точно, используется нервный путь, но если надо охватить сразу много клеток, то гуморальный. Например, во время ходьбы мозгу нужно очень быстро и точно напрягать и расслаблять десятки разных мышц, причем каждую их них — в строго определенный момент времени. Для этого отлично подходят нервные импульсы. Но чтобы отрегулировать уровень глюкозы в крови, нужно сообщить сразу всем клеткам организма, с какой скоростью они эту глюкозу могут из крови поглощать, и это гораздо удобнее сделать с помощью гормона.
В нашем организме оба пути регуляции объединены в общую систему нейрогуморальной регуляции и работают синхронно под контролем центральной нервной системы, гипоталамуса и гипофиза.
Чем гормоны отличаются друг от друга?
С точки зрения химической природы гормоны очень сильно различаются — они могут быть производными аминокислот (тироксин, адреналин), стероидами (кортизол, половые гормоны), полипептидами и белками (окситоцин, инсулин). При этом у всех гормонов есть общие свойства.
Гормоны секретируются специализированными железами и влияют на работу других органов и клеток за пределами самой железы.
Гормоны влияют на работу органов и клеток в очень маленьких концентрациях.
Гормоны влияют на клетки, связываясь с рецепторами — специальными белками на поверхности клеток. Если у клетки нет рецептора для соответствующего гормона, она никак не отреагирует на этот гормон.
Гормоны действуют через изменение скорости синтеза ферментов в клетках или через изменение скорости ферментативных реакций в клетках, но при этом сами не являются ферментами.
Как правило, у гормонов много различных физиологических эффектов и они по-разному влияют на органы и ткани.
То или иное вещество может не всегда выступать как гормон. Например, норадреналин — это гормон надпочечников, он влияет на тонус сосудов, работу сердца и других органов. В то же время он выделяется в синапсах и участвует в передаче сигналов между нейронами — в этом случае он уже играет роль нейромедиатора, а не гормона.
Где вырабатываются гормоны?
Большинство из них вырабатываются в специальных органах — железах внутренней секреции, или эндокринных железах. Основные из них:
эпифиз (шишковидное тело);
Работа эндокринных желез регулируется гипоталамусом и гипофизом. В общем виде это выглядит так: гипоталамус под влиянием нервных импульсов выделяет специальные вещества — рилизинг-факторы. Они стимулируют выработку гормонов гипофиза (тропинов, или тропных гормонов), и уже под их влиянием другие железы начинают секретировать свои гормоны.
Как связаны гормоны с биоритмами?
Уровень секреции гормонов в организме постоянно меняется. У одних гормонов он не ритмичен и зависит от внешних факторов, так, секрецию инсулина стимулирует прием пищи. Но все же секреция многих гормонов работает с четкой периодичностью — это называют циркадными ритмами. Их изучает отдельная наука — хронобиология.
Суточный ритм организма человека выглядит так: с наступлением темноты повышается секреция гормона сна — мелатонина. Это вещество синтезируется в эпифизе (шишковидной железе), способствует наступлению сна и выделяется всю ночь. Кстати мелатонин может с возрастом меньше синтезироваться — это одна из причин, почему пожилые люди чаще страдают бессонницей. А хронотипы сов и жаворонков появляются именно из-за разных по времени (разница в несколько часов) пиковых концентраций мелатонина и кортизола.
по теме
Лечение
Как устроен иммунитет: Объясняем по пунктам
Когда человек спит, также меньше выделяется гормонов надпочечников (гормонов стресса) и одновременно повышается секреция соматотропного гормона (СТГ) — он отвечает за стимуляцию роста различных тканей. Пик концентрации СТГ приходится на 2-3 часа ночи. Так что утверждение, что мы растем во сне, — научно доказанный факт.
Около 5-7 утра снова повышается выделение гормонов надпочечников, а с восходом солнца перестает синтезироваться мелатонин — все это помогает проснуться. Также на утренние часы приходится пик концентрации тестостерона, с чем связано возникновение утренней эрекции у мужчин.
Помимо суточных ритмов есть и более продолжительные циклы колебания уровня гормонов. Например, изменение уровня женских половых гормонов происходит с периодичностью примерно в 28 дней и регулирует течение менструального цикла. Причем концентрация гормонов существенно меняется на протяжении жизни. В подростковом возрасте гораздо больше синтезируется гормона роста, а в пожилом — существенно меньше вырабатывается половых гормонов.
Как гормоны используют в медицине?
Учитывая мощное и многогранное влияние гормонов на организм, многие из них широко применяются в медицинской практике. Есть несколько основных направлений их использования.
Эта терапия назначается, когда в организме не вырабатывается нужный гормон в необходимых количествах. Учитывая важную роль гормонов, своевременное назначение терапии позволяет избежать серьезных или даже необратимых проблем со здоровьем.
Возможно, страх перед ЗГТ связан с историческими причинами: первые препараты гормонов часто выделяли их желез животных (например, бычий или свиной инсулин), они содержали много примесей и действительно имели не самую хорошую переносимость. Сейчас для ЗГТ используют современные высокоочищенные препараты гормонов человека — они безопасны и эффективны.
В большинстве случаев при назначении гормональной терапии не нужна корректировка доз или отмена других препаратов (например, антиретровирусной терапии), так как ЗГТ имитирует естественную работу эндокринных желез. Но некоторые особенности течения основного заболевания все же нужно учитывать. Например, если лекарство содержит в качестве вспомогательных веществ глюкозу, мальтозу, сахар или другие углеводы, их количество нужно учитывать пациентам, получающим инсулин. Также следует учитывать влияние на активность печеночных ферментов некоторых АРВ-препаратов, например, ингибиторов протеазы. Если соответствующие печеночные ферменты участвуют в расщеплении назначенного гормонального препарата, может потребоваться коррекция дозы гормона — это проверяет и учитывает врач.
Могут ли гормонами лечить заболевания, не связанные с самими гормонами?
Да, это еще одно направление их использования. Например, адреналин повышает артериальное давление благодаря сокращению сосудов и усилению работы сердца. Поэтому его используют для лечения шоковых состояний, когда нужно быстро повысить артериальное давление. А у глюкокортикоидных гормонов мощное противовоспалительное действие, и они подавляют реакции иммунной системы, поэтому их очень широко используют при лечении аллергических заболеваний, бронхиальной астмы и других хронических воспалительных заболеваний.
При назначении гормональных препаратов на фоне другой терапии, в том числе и АРВТ, требуется обязательная проверка совместимости препаратов, как и в случае совместного назначения любых других лекарственных средств.
Зачем трансгендерные люди пьют гормоны? И как это работает?
У рефлекторной реакции может быть гормональное звено. Это характерно для регуляции работы внутренних органов (вегетативных функций). Работа гормонального звена осуществляется за счет дополнительной выработки биологически активных веществ. Например, когда человек ощущает холод, жару или боль, возникает мощный поток афферентных импульсов, поступающих в ЦНС. При этом в кровь выбрасывается дополнительное количество адреналина и гормонов коры надпочечников, играющих защитную (адаптивную) роль.
Гормоны действуют по правилу Эрлиха “замок – ключ” (раздел 1.3.2). Роль замка выполняют рецепторы, расположенные на клетках, роль ключа – гормоны, медиаторы, фармакологические препараты. Для всех гормонов на клетках-мишенях имеется рецептор, который распознает тип гормона. Для каждого гормона есть свой рецептор. Гормон взаимодействует с рецептором, “узнавшим” его. Пара “гормон – рецептор” активизирует мембранные ферменты. Это ведет к образованию вторичных посредников, которые запускают химические реакции в цитоплазме и ядре клетки. Основными из них являются циклический аденозинмонофосфат (цАМФ), циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ) и другие. Прекращение действия гормонов осуществляется с помощью тканевых ферментов и ферментов самих эндокринных желез, печени и почек. Многие продукты расщепления гормонов также активны и вызывают иногда сходные эффекты. Продукты распада гормонов выводятся главным образом почками, а также железами – слюнными, желудочно-кишечного тракта, потовыми и с желчью.
Выработка гормонов регулируется продуктами обмена веществ (метаболитами), гормонами гипофиза и другими гормонами. Например, ангиотензин II стимулирует выработку альдостерона. Соматостатин, кроме гипофиза, вырабатывается в поджелудочной железе, где он подавляет секрецию инсулина и глюкагона. Функция гипофиза реализуется, в свою очередь, гормонами гипоталамуса – нейрогормонами. Для некоторых эндокринных желез основным механизмом является местная саморегуляция. Так, секреция инсулина и глюкагона клетками островков Лангерганса регулируется уровнем глюкозы в крови.
Нейрогуморальная регуляция активности мозга. Нейрогормональные системы мозга человека
а) Нейрогормональная регуляция мозговой активности. Для регуляции мозговой активности помимо проведения специфических нервных сигналов из нижних областей мозга к его корковым регионам очень часто используется другой физиологический механизм. Он связан с секрецией в вещество мозга возбуждающих и тормозных агентов, нейромедиаторов и нейрогормонов. Эти нейрогормоны часто сохраняются в течение нескольких минут или часов, обеспечивая долговременную регуляцию вместо мгновенного действия в виде активации или торможения.
На рисунке ниже показаны три нейрогуморальные системы, детально изученные в мозге крыс:
(1) норадреналиновая система;
(2) дофаминовая система;
(3) серотониновая система.
Три нейрогуморальные системы в мозге крысы: норадреналиновая, дофаминовая и серотониновая
Норадреналин обычно функционирует как возбуждающий гормон, тогда как серотонин — как правило, тормозной агент, а дофамин в одних областях является возбуждающим, но в других — тормозящим. Следовательно, можно ожидать, что эти системы оказывают разное действие на уровень возбудимости разных отделов мозга. Областью распределения норадреналиновой системы является практически весь мозг, тогда как серотониновая и дофаминовая системы имеют гораздо более специфическое распределение: дофаминовая система в основном направляется к регионам базальных ганглиев, а серотониновая система больше влияет на структуры, расположенные по средней линии.
б) Нейрогормональные системы мозга человека. На рисунке ниже представлены области мозгового ствола головного мозга человека для активации четырех нейрогуморальных систем, три из которых соответствуют выявленным у крыс, и одна — ацетилхолиновая система.
Совокупность центров ствола мозга, нейроны которых секретируют различные медиаторы (указаны в скобках). Эти нейроны посылают регулирующие сигналы вверх (в промежуточный и большой мозг) и вниз (в спинной мозг)
Далее перечислены некоторые специфические функции этих систем.
1. Голубое пятно и норадреналиновая система. Голубое пятно — небольшая область, расположенная с обеих сторон в задней части места соединения моста и среднего мозга. Нервные волокна, выходящие из этой области, секретируют норадреналин и распространяются по всему мозгу так же. В большинстве случаев норадреналин возбуждает мозг, увеличивая его активность. Однако в некоторых областях мозга его эффекты — тормозные из-за тормозных рецепторов в некоторых нервных синапсах. Эта система, вероятно, играет важную роль в возникновении сновидений, участвуя в развитии особого типа сна, называемого сном с быстрыми движениями глаз (REM-сон).
2. Черное вещество и дофаминовая система. Оно лежит в передне-верхней части среднего мозга, а его нейроны посылают нервные окончания главным образом к хвостатому ядру и скорлупе большого мозга, где они секретируют дофамин. Другие нейроны, расположенные в прилежащих областях, также секретируют дофамин, но посылают свои окончания в области мозга, расположенные вентральнее, особенно к гипоталамусу и лимбической системе. Полагают, что дофамин действует как тормозной медиатор в базальных ганглиях, но в некоторых других областях мозга его эффект, возможно, возбуждающий. Разрушение дофаминергических нейронов черного вещества является основной причиной болезни Паркинсона.
3. Ядра шва и серотониновая система. По средней линии моста и продолговатого мозга есть несколько тонких ядер, называемых ядрами шва. Многие нейроны этих ядер секре-тируют серотонин. Они посылают волокна в промежуточный мозг, некоторые из них идут к коре большого мозга, другие спускаются вниз к спинному мозгу. В спинном мозге серотонин, выделяемый из окончаний этих волокон, способен подавлять боль. В области промежуточного мозга и большого мозга серотонин почти наверняка оказывает мощное тормозное действие, помогая развитию нормального сна, что мы обсудим в отдельной статье на сайте (просим вас пользоваться формой поиска выше).
4. Гигантоклетонные нейроны возбуждающей области ретикулярной формации и ацетилхолиновая система. Ранее мы обсуждали гиган-токлеточные нейроны (гигантские клетки) возбуждающей области ретикулярной формации моста и среднего мозга. Волокна этих крупных нейронов сразу делятся на две ветви: одна направляется вверх к более высоким уровням мозга, а другая идет вниз в составе ретикулоспинального тракта к спинному мозгу. В терминалах этих волокон секретируется ацетилхолин. В большинстве случаев он действует как возбуждающий нейромедиатор. Активация этих холинергических нейронов ведет к внезапному пробуждению и возбуждению нервной системы.
в) Другие нейромедиаторы и нейрогормоны, секретируемые в мозге. Далее перечислены (без описания их функций) другие нейрогормональные вещества, функционирующие либо в специфических синапсах, либо путем выделения в жидкости мозга: энкефалины, гамма-аминомасляная кислота, глутамат, вазопрессин, адренокортикотропный гормон, адреналин, гистамин, эндорфины, ангиотензин II, нейротензин. Следовательно, в мозге имеется множество нейрогормональных систем, активация каждой из которых играет собственную роль в регуляции различных сторон мозговой деятельности.
Видео физиология гуморальной регуляции и ее отличие от гормональной - профессор, д.м.н. П.Е. Умрюхин
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Читайте также: