СОЗНАНИЕ, СОН, ГИПНОЗ, ИЗМЕНЕННЫЕ ФОРМЫ СОЗНАНИЯ
Простого определения понятию сознание нет.
В библии синонимом сознания является душа или дыхание жизни, существо духовное бессмертное, которое дал человеку БОГ. Для животных также имеется эквивалент сознания, как начало животной жизни.
Философы рассматривают сознание как специфическую для человека форму отражения действительности, которая возникла в результате коммуникативной – совместной деятельности людей. Животным в сознании философы зачастую вовсе отказывают, оставляя за ними видовые и индивидуальные стереотипы поведения, закрепленные генетически.
Самая простая физиологическая трактовка сознания основана на противопоставлении двух состояний – сна и бодрствования.
Во время сна сознания нет, а проснувшись, мы начинаем ощущать, мыслить, действовать, передавать свои ощущения с помощью слов другим людям.
Сознание, выраженное словами, называется вербальным или вербализованным.
Критерии сознания – для человека и животных:
1. Наличие внимания, способность сосредоточиться на каких-либо явлениях, объектах
(человек и животные).
2. Возможность прогнозировать результаты поведения, способность к умозаключениям
(человек и, с качественными отличиями, животные).
3. Осознание своего «Я» (Человек и, с качественными отличиями, животные);
4. Способность мыслить абстрактно и передавать мысли словами, т.е. передавать
информацию, не относящуюся к данному моменту (человек).
Нет оснований, по которым можно полностью отрицать наличие сознания у животных. У человека и животных наиболее значимые передаточные и приемные аппараты обмена информации разные. Например, для человека наиболее ценная информация может быть в словах, а для собаки – в интонациях голоса, запахе, малейших нюансах поведения.
Нейрофизиологическая основа сознания.
Известно, что сознание после пробуждения и сознание во время деятельности отличаются быстротой реагирования, способностью сосредоточить внимание на каком-либо объекте, мобилизовать ресурсы памяти. Т.е. уровни сознания, успешность обработки информации зависят от степени активации мозга (закон Йеркса-Додсона). При низкой активации мозга сознания нет (сон, наркоз, кома), с другой стороны, при очень высоком уровне активации сознание выключается в результате дезорганизации (эпилепсия). Возбужденный человек сбивается на бессвязную речь. Мало эмоциональный фон, монотонная работа приводит к пониженной активности мозга, что проявляются сонливостью.
Нейрональные процессы, определяющие уровни сознания.
-Активирующее воздействие ретикулярной формации на кору мозга.
-Активация ретикулярной формации подкорковыми структурами – парадоксальные реакции организма человека: условия для сна, а он бодрствует и формирование сна при обстоятельствах не вполне благоприятных.
-Воздействие на нейроны ретикулярной формации биологически активных веществ: медиаторов - норадреналина, адреналина, холинэргических препаратов, физостигмина, амфетомина (фенамина), серотонина. Например, серотонин способствует развитию медленноволнового (глубокого сна), инактивация серотонина приводит к развитию бессонницы.
-Межполушарная асимметрия - вербальный компонент сознания (речь, последовательная аналитическая обработка информации) обеспечивает левое полушарие, обработка информации как целое, производится правым полушарием.
Неосознаваемые психические явлениясвязаны с подсознанием и с так называемыми автоматизированными навыками.
Автоматизированные навыки формируются на основе предшествующего опыта человека и могут вновь сделаться осознаваемыми при определенных условиях. (Примеры из жизни: «машинально», «автоматически» – действия человека, набор не того телефонного номера и т.д.).
Подсознание – представляет собой совокупность энергии либидо (полового влечения) и энергии агрессии. По Фрейду взаимоотношения подсознания и сознания осуществляются по принципу (закону) сохранения энергии. В случае, когда мысли и поступки человека не поддаются рациональному объяснению, его следует искать в конфликте между сознанием и сексуальным и агрессивным подсознанием.
Сексуальную и агрессивную энергию человек может направить на достижение более высоких целей – это явление Фрейд назвал сублимацией. Например, энергия либидо может трансформироваться в какую-либо хозяйственную деятельность, спорт, творчество.
Подсознание – это дополнительный резервуар психики, защищающий сознание от перегрузок, от непосильной работы. В сферу подсознания вытесняются (субъективно) тяжело переживаемые мотивационные конфликты.
Подсознание – неосознаваемые (интуитивные) этапы творчества. Творчество – это рекомбинация полученных ранее извне впечатлений без контроля сознания (по Симонову).
Физиологические механизмы сна и сновидений.
В состоянии сна связь человека с окружающим миром в значительной степени ослабляется, хотя и не исчезает полностью.
Спящий человек может проснуться под действием внешних раздражителей, имеющих важное для него значение.
Например, мать мгновенно пробуждается от плача ребенка, хотя может спать на фоне сильного уличного шума. Или человек может точно проснуться в нужное для него «внутренне установленное время» - вместо будильника.
Сон подразделяется на несколько стадий. Показателем глубины сна служит пороговая сила раздражения, необходимая для пробуждения. Она тем больше, чем глубже сон.
Для оценки глубины и стадийности сна используют ЭЭГ.
- Стадия А – стадия расслабленного бодрствования (перемежается альфа и бета ритм).
- Стадия В – засыпание и поверхностный сон (тета-ритм и «вертекс-зубцы» ~ 3-5 сек).
- Стадия С – поверхностный сон (сонные веретена и высокоамплитудного тета-ритма).
- Стадия D – умеренно глубокий сон (дельта волны частотой около 3 Гц).
- Стадия Е – глубокий сон (дельта волны частотой 0,7 – 1,2 Гц).
В 1953 г. Э.Азеринский и Н.Клейтман открыли так называемый «быстрый» («парадоксальный», «поверхностный») сон. Эта стадия сна сопровождается быстрыми движениями глаз (БДГ) и движениями пальцев конечностей при закрытых веках и общей мышечной релаксации. Во время парадоксального сна регистрируется бетаподобный ритм, похожий на бета-ритм бодрствующего человека.
Оказалось, что сон представляет собой совокупность чередующихся фаз медленного («ортодоксального») и быстрого (парадоксального) сна.
На протяжении ночи последовательность стадий сна повторяется в среднем три- пять раз. К утру длительность БДГ увеличивается, а фаза медленного сна уменьшается. Вероятность просыпания в фазу БДГ увеличивается. Яркие сновидения бывают под утро.
Как видно сон это жизненно необходимое функциональное состояние, в котором здоровые люди пребывают от 4 до 10 часов в сутки (в среднем 7,5 часов). Продолжительность сна у новорожденных 20 часов, к концу первого года она уменьшается до 14. Наименьшая продолжительность сна у пожилых людей.
Установлено, что во время сна изменяется соотношение активности правого и левого полушария. Относительное преобладание правого полушария связывают с понижением уровня сознания.
Движения человека во сне обратно пропорциональны глубине сна. В норме человек 8-10 раз за ночь меняет позу.
В момент глубокого сна заметно уменьшается температура тела до 35,7 у женщин и до 34,9 у мужчин. Одновременно уменьшаются ЧСС, АД, частота дыхания, мозговой кровоток, секреторная и моторная функции ЖКТ.
Во время быстрого сна ЧСС может превышать таковую при бодрствовании, могут возникать аритмии, изменение АД, дыхание нерегулярное, секреторная и моторная активности ЖКТ практически отсутствуют, характерно наличие эрекции полового члена и клитора.
Сновиденияформируются во время фазы БДГ или сразу же после ее окончания. В то же время разговоры во сне, снохождение и ночные страхи наблюдаются во время медленноволнового сна. На содержание снов существенно влияют предшествующие события. Если испытуемого будить в начале каждой фазы БДГ он расскажет о сне, при этом длительное лишение БДГ не влияет на психическое или физическое состояние испытуемого (ранее считалось иначе).
Зрительные образы во время сна не являются причиной БДГ, по-видимому, БДГ создает условия для формирования сложных зрительных образов.
Сон и память. Обучение во время глубокого сна не происходит. Усиление концентрации внимания к воздействующей информации на границе сна и бодрствования связано со значительным уменьшением действия отвлекающих раздражителей, т.е. сон облегчает закрепление изученного материала.
Нарушения сна.
- Храп – возникает при положении лежа на спине, когда язык западает в глотку, может сопровождаться сонным апноэ – спонтанной остановкой дыхания.
- Бруксизм – скрежетание зубами во время сна (причины неизвестны).
- Снохождение – двигательная активность при отключенном сознании, при этом глаза сомнамбулы широко открыты, взгляд устремлен в пустоту вперед, движения угловатые и неуклюжие.
- Ночные страхи, кошмары, переходящие в сонный ступор, в течение которого человек не может двигаться, в этом состоянии наблюдаются пугающие галлюцинации. Если в этот момент до человека дотронуться, то все симптомы исчезнут.
- Бессонница – не сопровождается значительным укорочением общего периода сна в течение длительного времени, т.к. большинство людей, жалующихся на бессонницу, спят больше, чем сами осознают.
Нейрофизиологические теории сна.
Деафферентационная теория сна Бремера. Сон – это состояние, обусловленное, прежде всего снижением эффективной сенсорной стимуляции мозга, т.е. деафферентацией.
Теория информационного дефицита – причина сна – ограничение сенсорного притока.
Ретикулярная теория сна – РФ является отделом необходимым для поддержания бодрствования за счет восходящего активирующего влияния. Снижение этого активирующего влияния приводит к формированию сна.
Гуморальная концепция – основная причина сна – накопление продуктов метаболизма во время бодрствования («эндогенные факторы сна»). Большая роль отводится специфическим пептидам. Фактор S – глюкопептид, вызывающий при введении медленноволновый сон, получен из мочи и спинномозговой жидкости во время бодрствования. Пептид «дельта-сна» - во время сна.
Серотонинергическая теория сна – выделение серотонина ядрами шва в верхних отделах ствола мозга приводит к активному торможению структур, отвечающих за бодрствование, т.е. приводит к формированию сна. В первоначальном виде теория неверна, т.к. максимум выделения серотонина приходит на время бодрствования. Однако серотонин может стимулировать синтез или высвобождение «факторов сна».
Энергетическая теория сна (энегоинформационная) – обусловлена энерговзаимодействием коры и подкорки. Снижение активности коры больших полушарий приводит к высвобождению синхронизирующих влияний подкорки и к формированию сна.
Эндогенные факторы, приводящие к формированию сна, накапливаются во время бодрствования.
Биологическое значение сна.
Наиболее распространенное мнение – сон необходим для восстановления (экспериментально доказано недостаточно).
Фрейд считал, что во сне человек прерывает сознательное взаимодействие с внешним миром во имя углубления в мир внутренний, при этом внешние раздражения блокируются. Цель сна – отдых.
В настоящее время сон рассматривают как активное состояние, как фазу суточного (циркадианного) биоритма, выполняющую адаптивную функцию. Во сне происходит восстановление объемов кратковременной памяти, эмоционального равновесия, нарушенной системы психологических защит.
Вовремя дельта-сна происходит организация информации, поступившей в период бодрствования с учетом степени ее значимости. Быстрый сон играет большую роль в снижении непродуктивного тревожного напряжения, и, наоборот, в случае эндогенной депрессии терапевтический эффект иногда достигается депривацией быстрого сна.
Гипноз (от греч. hypnos – сон) – это состояние частичного выключения сознания, при котором внимание сосредоточено на каком-то одном сенсорном стимуле.
Гипноз от сна и бодрствования отличается строгой избирательностью в усвоении информации. Все внимание сосредоточено только на внушениях гипнотизера. Осознаются как бы только те события, которые гипнотизер предлагает вообразить. Однако гипнотизируемый сохраняет контроль реальности и в любое время может восстановить реальную ситуацию.
Исследование показало преобладание деятельности правого полушария КБМ, левое тормозится.
Стадии гипноза:
1) стадия гипноидности сопровождается мышечным и психическим расслаблением, миганием и закрыванием глаз;
2) стадия легкого транса – каталепсия конечностей, т.е. конечности могут длительное время находиться в необычном положении;
3) стадия среднего транса – возникает амнезия, изменения личности, возможны простые гипнотические внушения;
4) стадия глубокого транса – полный сомнамбулизм, фантастические внушения.
Применения гипноза.
1-й подход (школа Павлова) – снятие симптомов путем словесного внушения; метод прямого внушения для изменения поведения.
2-й (школа Фрейда) – метод перестройки личности (замещение симптомов):
метод «катарсиса», с помощью которого проявляются подавленные, вытесненные эмоции, что позволяет выявить происхождение психосоматических расстройств;
метод гипноанализа – активация под гипнозом симптомов и их последующий анализ в бодрствовании или под гипнозом.
Медитация– это произвольное, самостоятельное изменение сознания. Здесь нет гипнотизера, человек все делает сам.
Различают две разновидности медитации: концентрирующую и раскрывающую.
Концентрирующая медитация – это концентрация внимания фиксируется на внутренних событиях: дыхании, сердечной деятельности, двигательном балансе в определенной позе (хатха-йога), или словах (слогах), произносимых в слух или мысленно – мантрах, или на решении логических парадоксов.
При раскрывающей медитации внимание сосредоточено исключительно на каком-либо внешнем событии, происходящим в настоящий момент – пассивное созерцание с прекращением функций мышления и с подавлением иных сенсорных функций. Кульминацией медитативного сеанса может быть достижение отрешенного сознания, оторванного от реальности.
5. ГУМОРАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ
5.1. Общие вопросы гуморальной регуляции в организме; 5.2. Гормоны желёз внутренней секреции.
5.1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ГУМОРАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ В ОРГАНИЗМЕ
Гуморальный (humoralis) - влага, жидкость. Гуморальная регуляция организма – регуляция жизнедеятельности органов и систем, осуществляемая биологически активными веществами, растворенными в жидких средах организма.
Отсюда: гуморальные факторы – образующиеся в различных тканях и органах биологически активные вещества (БАВ), действие которых на организм опосредовано через его жидкие среды.
Аутокринная форма управления – изменение функции клетки химическими субстратами, выделяемыми в межклеточную среду самой клеткой.
Паракриная форма управления – выделение клетками химических средств управления в межклеточную жидкость. Химические субстраты, распространяясь по межтканевым пространствам, могут управлять функцией клеток, расположенных на некотором удалении от источника управляющих воздействий.
Гуморальная форма управления реализуется при выделении БАВ в кровь, посредством которой они достигают всех органов и тканей.
Секрет – продукт метаболизма клетки.
Выведение секрета из клетки через ее базолатеральную мембрану в интерстициальную жидкость, откуда он попадает в кровь и лимфу, называется внутренней секрецией, эндосекрецией, инкрецией. (Внешняя, или экдосекреция – вывод секрета через апикальную мембрану в просвет ацинусов, протоки желез, полость ЖКТ.)
Гормоны – специфические регуляторы, которые секретируются эндокринными железами в кровь или лимфу, а затем попадают на клетки-мишени. Способны вызывать специфические изменения обмена веществ, функций и структуры органов и тканей.
Свойства гормонов железы внутренней секреции:
1. Каждый гормон действует на определенные органы и функции.
2. Высокая биологическая активность, концентрация 10 –11, 10-8 м.
3. Дистантные действия – действуют на органы и ткани, расположенные вдали от
эндокринных желез.
4. Имеют малые размеры молекул (способность к проникновению)
5. Быстро разрушаются тканями.
6. Не имеют видовой специфичности (применение препаратов свиных желёз).
В противопоставлении с нейромедиаторами:
1. Гормон активирует всю популяцию клеток, имеющих рецепторы этого гормона.
2. Гормон проходит путь от места выделения до места рецепции в миллион раз больший,
чем нейромедиатор.
3. Количество гормона разбавляется кровью и поэтому концентрация составляет всего
10-11- 10-8 м.
4. Гормональные рецепторы, которых в тканях содержится мало, чаще не
сконцентрированы в определенном месте, а распределены равномерно.
5. От момента секреции до связывания с рецептором проходят минуты или десятки минут.
6. Гашение гормонального сигнала происходит медленно, т.к. гормоны растворены во
всем объеме крови и для понижения их концентрации необходимо, чтобы прошло
большое количество крови через ткани-мишени, печень или почки, где происходит
разрушение гормонов.
Функциональная активность эндокринной железы может регулироваться «субстратом», на который направлено действие гормона, по принципу «отрицательной обратной связи».
Примеры:
1) Глюкоза стимулирует секрецию инсулина из b-клеток островков Лангерганса, а инсулин понижает концентрацию глюкозы в крови, активируя её транспорт в мышцы и печень.
2) Паратгормон и кальцитонин влияют на концентрацию кальция и фосфатов в крови. Паратгормон вызывает выход минеральных веществ из кости и стимулирует реабсорбцию кальция в почках и кишечнике,в результате увеличивается концентрация Са2+ в плазме крови. Кальцитонин, наоборот, стимулирует поступление Са2+ и фосфатов в костную ткань, в результате чего концентрация минеральных веществ снижается. При высокой концентрации Са2+ в крови подавляется секреция паратгормона и стимулируется секреция кальцитонина. При снижении Са2+ - наоборот.
Такая регуляция постоянства внутренней среды организма, происходящая по принципу отрицательной обратной связи, очень эффективна для поддержания гомеостаза, однако она не может обеспечивать все адаптационные задачи организма.
Чтобы эндокринная система могла «отвечать» на самые разнообразные раздражители, реагировать на эмоции и т.д. должна существовать связь между эндокринными железами и нервной системой.
Основные связи между нервной и эндокринной системой регуляции осуществляются посредством взаимодействия гипоталамуса и гипофиза.
Нервные импульсы, приходящие в гипоталамус, активируют секрецию рилизинг-факторов (либерины и статины). Мишенью для либеринов и статинов является гипофиз.
Каждый из либеринов взаимодействует с определенной популяцией клеток гипофиза и вызывает в них синтез соответствующих тропинов и гормонов: тиреолиберин – тиреотропина (ТТГ), соматолиберин – соматотропина (СТГ), пролактолиберин – пролактина, гонадолиберин – фолликулостимулирующего (ФСГ) и лютеинизирующего (ЛГ) гормонов, кортиколиберин – адренокортикотропного гормона (АКТГ).
Тропные гормоны (тропины) гипофиза регулируют деятельность подчинённых желёз внутренней секреции и выполняют ряд самостоятельных эндокринных функций.
Тропины, секретируемые гипофизом, поступают в общий кровоток и, попадая на соответствующие железы, активируют в них секреторные процессы.
ТТГ влияет на щитовидную железу, ФСГ и ЛГ на половые железы, АКТГ на кору надпочечников.
СТГ оказывает гормональное влияние на печень, пролактин на молочную железу.
Статины оказывают на гипофиз противоположное влияние - подавляют секрецию тропинов: соматостатин – ТТГ и СТГ; пролактостатин - пролактина.
Регуляция деятельности гипофиза и гипоталамуса, кроме сигналов, идущих «сверху вниз», осуществляется гормонами исполнительных желез. Эти «обратные» сигналы поступают в гипоталамус и затем передаются в гипофиз, что приводит к изменению секреции соответствующих тропинов. После удаления или атрофии эндокринной железы стимулируется секреция соответствующего тропного гормона; наоборот, при гиперфункции железы секреция соответствующего тропина подавляется.
Обратные связи не только позволяют регулировать концентрацию гормонов в крови, но и участвуют в дифференцировки гипоталамуса в онтогенезе.
Образование половых гормонов в женском организме происходит циклически, что объясняется циклической секрецией гонадотропных гормонов. Синтез этих гормонов контролируется гипоталамусом, образующим гонадолиберин. Если самке пересадить гипофиз самца, то пересаженный гипофиз начинает функционировать циклично.
Половая дифференцировка гипоталамуса происходит под действием андрогенов. Если самца лишить половых желез, то гипоталамус будет дифференцироваться по женскому типу.
Вместе с тем, в железах внутренней секреции, как правило, иннервированы только сосуды. Изменение биосинтетической и секреторной активности эндокринных клеток регулируется главным образом действием метаболитов и гормонов, причем не только гипофизарных.
Большинство нервных и гуморальных путей регуляции сходится на уровне гипоталамуса. Благодаря этому в организме образуется единая нейроэндокринная регуляторная система.
Нейроны ЦНС, как и другие клетки организма, находятся под влиянием гуморальной системы регуляции. Например, формирование полового инстинкта, невозможно без андрогенов и эстрогенов.
НС, эволюционно более поздняя, имеет как управляющие, так и подчиненные связи с эндокринной системой. Эти 2 регуляторные системы дополняют друг друга, образуя единый механизм нейрогуморальной регуляции.
Механизмы действия гормонов на клетку.
Есть три варианта влияния гормона на клетку-мишень:
1. Изменение распределения веществ в клетке.
2. Химическая модификация клеточных белков.
3. Индукция или репрессия процессов белкового синтеза.
Эти первичные эффекты приводят к изменению количества и активности регуляторных белков клетки, скорости ферментативных процессов.
Один из основных механизмов гормонального влияния на распределение (компартментализацию) веществ в клетке – изменение ионной проницаемости клеточных мембран.
Регуляторное влияние белково-липидных гормонов, катехоламинов и других, опосредовано через систему вторичных посредников (цАМФ, цГМФ, ионы Са2+ и т.д.).
Образование этих посредников приводит к выходу ионов Са2+ из эндоплазматической сети и стимуляции протеинкиназы С.
В каждой клетке функционирует система, регулирующая чувствительность рецепторов к гормону.
Обычно уровень гормонов, действующих через активацию рецепторов, повышается на несколько минут. Этого достаточно, чтобы произошло образование нужного количества вторичных посредников.
Если же уровень гормона останется повышенным в течение десятков минут или часов, то развивается десенсибилизация соответствующего рецептора. (Фосфорилирование рецептора протеинкиназой, активированной вторичными посредниками).
Если механизмы десенсибилизации не устраняют регуляторный сигнал, то происходит интернализация гормон-рецепторных комплексов, они переходят с поверхности внутрь клетки. При снижении концентрации гормона в крови эти рецепторы вновь встраиваются в плазматическую мембрану.
Наиболее медленная, но и наиболее мощная система эндокринной регуляции, действует через стероидные и тиреоидные гормоны. Эти липофильные молекулы поникают через липидный бислой и связываются со своими рецепторами в цитоплазме или ядре. Затем гормон-рецепторный комплекс связывается с ДНК и белками хроматина. Эффект действия этих гормонов на содержание того или иного белка в клетке реализуется за счет включения-выключения новых генов.
| гормоны | ||
| Белково-пептидные | Производные аминокислот | Стероидные |
| Гормоны ЖКТ, все тропные гормоны | Тиреоидные, гормоны эпифиза, катехоламины, мелатонин, серотонин, гистамин | Глюкокортикоиды, минералокортикоиды, половые гормоны |
Белково-пептидные гормоны образуются из белковых предшественников, называемыхпрогормонами (Прегормон → Прогормон → Гормон). Синтез прогормона осуществляется на мембранах гранулярной эндоплазмической сети эндокринной клетки. Везикулы с образующимся прогормоном переносятся в комплекс Гольджи. Там, под действием мембранной протеиназы, от молекул прогомона отщепляется определенная часть аминокислотной цепи (образуется гормон). Везикулы с гормоном сливаются с плазматической мембраной и высвобождаются во внеклеточное пространство. Концентрация белково-пептидных гормонов в крови обычно составляет 10- 9 - 10 -10 моль. При стимуляции ЭНС концентрация возрастает в 2 – 5 раз. Период полураспада этих гормонов в крови 10 – 20 минут. Они разрушаются протеиназами клеток-мишеней, крови, печени, почек.
Гормоны производные аминокислот: из тирозина образуются катехоламины, тиреоидные гормоны; из триптофана мелатонин, серотонин; из гистидина гистамин.
Гистамин образуется из аминокислоты гистидин. Концентрируется в тучных клетках за счет фермента гистидин-декарбоксилазы. Хранятся в специальных гранулах. Из тучных клеток может попадать в кровь. Расширяет артериолы и капилляры. Повышает проницаемость капиллярных сосудов. Является стимулятором секреции слюны и желудочного сока. Участвует в аллергических реакциях. Существуют специальные блокаторы гистаминовой рецепции: Н 1 – блокаторы: димидрол, супрастин. Н 2 – блокаторы: циметидин.
Стероидные гормоны образуются из холестерина в корковом веществе надпочечников, а также в половых железах (кортикостероиды, глюкокортикоиды (кортизол), минералокортикоиды (альдостерон), тестостерон, эстрадиол, эстрон, прогестерон). Свободный холестерин поступает в митохондрии, где превращается в прогненолон (под действием ферментов), прогненолон поступает в эндоплазмическую сеть и после этого в цитоплазму.
В корковом веществе надпочечников синтез стероидных гомонов стимулируется кортикотропином, в половых железах – лютеинизирующим гормоном. Эти гормоны ускоряют транспорт эфиров холестерина в эндокринных клетках и активируют митохондриальные ферменты. Тропные гормоны также активируют процессы окисления сахаров и жирных кислот в эндокринных клетках, обеспечивая стероидогенез энергией и пластическим материалом.
Стероидные гормоны легко проникают в клеточную мембрану, поэтому их секреция происходит параллельно синтезу.
Содержание стероидов в крови определяется соотношением скоростей их синтеза и распада. Регуляция этого содержания осуществляется главным образом путем изменения скорости синтеза. Тропные гормоны стимулируют этот синтез. Устранение влияния тропных гормонов приводит к торможению синтеза. Действующие концентрации стероидных гормонов: 10 – 11 – 10 – 9. Период их полураспада: ½ - 1 ½ ч.
Гормоноподобные вещества. Эйкозаноиды. Оказывают местное действие, сохраняются в крови в течение нескольких секунд. Образуются во всех органах и тканях практически всеми типами клеток. Период полураспада 1 – 20 с. Синтез начинается с отщепления арахидоновой кислоты от мембранного фосфолипида в плазматической мембране. Синтетазный комплекс представляет собой полиферментную систему на мембранах эндоплазмической сети. Ферменты, инактивирующие эйкозаноиды, имеются практически во всех тканях, наибольшее количество - в легких.
Гормоны, имеющие гидрофильную природу (белково-петидные, катехоламины и др.) синтезируются «впрок» и выделяются в кровь определенными порциями за счет опустошения везикул.
Стероидные, тиреоидные гормоны, и эйкозаноиды не накапливаются в специальных структурах. Благодаря липофильности они свободно проходят через плазматическую мембрану и попадают в кровь.
Их содержание регулируется скоростью синтеза.
Поступая в кровь, гормоны связываются с белками плазмы. Обычно 5 –10 % гормонов находятся в крови в свободном состоянии, может взаимодействовать с рецепторами.
5.2. ГОРМОНЫ ЖЕЛЕЗ ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ
Гипофиз.
В гипофизе выделяют переднюю (аденогипофиз) и заднюю (нейрогипофиз) доли. У многих животных представлена и промежуточная доля (pars intermedia), у человека практически отсутствует.
В аденогипофизе вырабатываются 6 гормонов:
2 тропных: адренокортикотропный (кортикотропин), тиреотропный (тиреотропин).
2 гонадотропных: фолликулостимулирующий и лютеинизирующий.
2 эффекторных: соматотропный (соматотропин) и пролактин.
В нейрогипофизе происходит депонирование окситоцина и антидиуретического гормона (вазопрессина).
Синтез этих гормонов осуществляется в супраоптическом и паравентрикулярном ядрах гипоталамуса. Нейроны, составляющие эти ядра, имеют длинные аксоны, которые в составе ножки гипофиза образуют гипоталамо-гипофизарный тракт и достигают задней доли гипофиза (нейрогипофиз). Окситоцин и вазопрессин доставляются в нейрогипофиз путем аксонального транспорта с помощью специального белка-переносчика, получившего название нейрофизин.
Гормоны аденогипофиза:
Адренокортикотропный (АКТГ).
Основной эффект - в стимулирующем действии на образование глюкокортикоидов в пучковой зоне коркового вещества надпочечников.
Действие АКТГ вне надпочечников проявляется в стимуляции процессов липолиза, анаболическом влиянии, усилении пигментации. Влияние на пигментацию обусловлено частичным совпадением аминокислотных цепей кортикотропина и меланоцитостимулирующего гормона.
Выработка АКТГ регулируется кортиколиберином гипоталамуса.
Тиреотропный гормон (ТТГ).
Под влиянием ТТГ стимулируется образование в щитовидной железе тироксина и трийодтиронина. ТТГ увеличивает секреторную активность тиреоцитов за счет усиления в них пластических процессов и увеличенного поглощения кислорода. В результате ускоряются практически все стадии биосинтеза гормонов щитовидной железы. Активируется работа “йодного насоса”, усиливаются процессы йодирования тирозина. Увеличивается активность протеаз, расщепляющих тиреоглобулин, что способствует высвобождению активного тироксина тирйодтиронина в кровь.
Выработка ТТГ регулируется тиреолиберином гипоталамуса.
Гонадотропные гормоны (гонадотропины).
Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) действует на фолликулы яичников, ускоряя их созревание и подготовку к овуляции. Под влиянием лютеинизирующего гормона (ЛГ) происходит разрыв стенки фолликула (овуляция) и образуется желтое тело. ЛГ стимулирует выработку прогестерона в желтом теле.
Оба гормона влияют и на мужские половые железы. ЛГ действует на яички, ускоряя выработку тестостерона в интерстециальных клетках – гландулоцитах (клетки Лейдига). ФСГ действует на клетки семенных канальцев, усиливая в них процессы сперматогенеза.
Регуляция секреции гонадотропинов осуществляется гипоталамическим гонадолиберином. Существенно значение отрицательной обратной связи: секреция гонадотропинов тормозится при повышенном содержании эстрогенов и прогестерона в крови; выработка ЛГ уменьшается при увеличении тестостерона.
Соматотропный гормон (СТГ).
Специфическое действие СТГ – в усилении процессов роста и физического развития. Органами – мишенями являются кости, мышцы, связки, сухожилия, а также внутренние органы.
Анаболическое действие СТГ: усиление транспорта аминокислот в клетку, ускорение процессов биосинтеза белка и нуклеиновых кислот.
Одновременно – торможение реакций, связанных с распадом белка. Вероятная причина – усиленная мобилизация жира из жировых депо с последующим использованием жирных кислот в качестве основного источника энергии. Определенное количество белка сберегается от энергетических трат, скорость катаболизма белков снижается. Процессы синтеза белка преобладают над процессами его распада. В результате этого в организме происходит задержка азота (положительный азотистый баланс ).
Благодаря анаболическому действию СТГ, стимулируется активность остеобластов и происходит интенсификация образования белковой матрицы кости. Также усиливаются процессы минерализации костной ткани, происходит задержка в организме кальция и фосфора.
Однако, при введении СТГ в изолированную культуру клеток заметного усиления роста последних не наблюдается.
В условиях целостного организма, под действием СТГ, происходит образование посредников, влияние которых и приводит к анаболическому эффекту. Эти посредники – «соматомедины». В настоящее время идентифицированы 4 соматомедина. Все они белки, образование которых происходит в печени под влиянием соматотропина. Нарушение синтеза соматомединов может приводить к задержке роста и физического развития при нормальной и даже повышенной концентрации СТГ.
Влияние соматомединов на углеводный обмен соответствует эффектам, как при введении инсулина, их называют «инсулиноподобные факторы роста».
СТГ обладает выраженным действием на углеводный обмен. Под его влиянием увеличивается содержание глюкозы в плазме крови. Механизм: тормозится использование глюкозы на энергетические траты (основной источник энергии – жирные кислоты). Тормозится утилизация глюкозы в тканях, снижается чувствительность к действию инсулина. Увеличивается активность фермента инсулиназы.
«Диабетогенный» эффект.
При введении СТГ наблюдается гипергликемия, которая является стимулом для выработки инсулина β-клетками поджелудочной железы. Выработка инсулина увеличивается и за счет прямого влияния СТГ на β–клетки. В результате может произойти истощение их секреторной функции, которое в сочетании с повышенной активностью инсулиназы приводит к развитию «гипофизарного диабета».
Секреция СТГ регулируется соматолиберином и соматостатином гипоталамуса.
Отмечено усиление выработки СТГ при стрессовых воздействиях, истощении запасов белка в организме, при сниженном содержании глюкозы и жирных кислот в плазме крови.
Пролактин.
1. Усиление пролиферативных процессов в молочных железах, ускорение их роста.
2. Усиление процессов образования и выделения молока. Секреция пролактина выростает во время беременности и стимулируется рефлекторно при кормлении грудью. Пролактин называют «маммотропным гормоном».
3. Увеличение реабсорбции натрия и воды в почках, для обеспечения образования молока. В этом отношении он является синергистом альдостерона.
4. Стимуляция образования желтого тела и выработка им прогестерона.
Секреция пролактина регулируется выработкой в гипоталамусе пролактолиберина и пролактостатина.
Меланоцитстимулирующий гормон (МСГ) вырабатывается в средней доле гипофиза у животных. Под его влиянием из тирозина в присутствии тирозиназы образуется меланин. Это вещество под влиянием солнечного света переходит из дисперсионного состояния в агрегатное, что даёт эффект загара.
Липотропины (β- и γ-) – это полипептиды, способные оказывать жиромобилизующий эффект (активируют липолиз). Обладают эффектом, подобным МСГ. Ещё они интересны тем, что из них под влиянием специфических пептидов образуются эндорфины и энкефалины (морфиноподобные пептиды).
Гормоны нейрогипофиза.
Антидиуретический гормон (АДГ).
Действие АДГ сводится к 2-м основным эффектам:
1.Стимулируется реабсорбция воды в дистальных канальцах почек. В результате увеличивается объем циркулирующей крови, повышается АД, снижается диурез и возрастает относительная плотность мочи. В результате усиленного обратного всасывания воды снижается осмотическое давление межклеточной жидкости. Под действием АДГ происходит активация фермента аденилатциклазы, локализующегося на поверхности базолетеральной (обращенной к интерстицию) мембраны клеток эпителия почечных канальцев. Активация аденилатциклазы приводит к накоплению в цитоплазме этих клеток цАМФ. Последний диффунцирует в область апикальной мембраны (обращенной в просвет почечного канальца ) и стимулирует образование в цитоплазме белковых везикул, которые затем включаются в структуру апикальной мембраны и образуют в ней каналы, высокопроницаемые для воды. В результате вода из просвета почечных канальцев поступают в цитоплазму клеток эпителия, перемещается к базолатеральной мембране, и, проникая через нее, попадает в интерстициальную ткань. После разрушения АДГ белковые везикулы элиминируются из структуры апикальной мембраны, и мембрана становится не проницаемой для воды.
2. В больших дозах АДГ вызывает сужение артериол, что приводит к увеличению АД. Развитию гипертензии способствует также повышение под влиянием АДГ чувствительности сосудистой стенки к констрикторному действию катехоламинов.
Поскольку эффект вазоконстрикции возникает только при действии больших доз АДГ, в физиологических условиях значимость его вазоконстрикторного влияния невелика. С другой стороны, развитие вазоконстрикции может иметь адаптивное значение при острой кровопотере, сильных болевых воздействиях.
Основная часть АДГ (5/6) синтезируется в супраоптическом ядре гипоталамуса, меньшая часть – в паравентрикулярном ядре. Секреция АДГ усиливается при повышении осмотического давления крови (после введения гипертонического раствора в сосуды, питающие гипоталамус, осморецепторы раздражаются и вызывают повышенную секрецию АДГ из нейрогипофиза в кровь).
Также важным стимулом является снижение объема циркулирующей крови. При снижении на 15 – 20 % образование АДГ увеличивается в несколько десятков раз. Но, в этом случае, интенсивность секреции меняется в зависимости от информации, поступающей в гипоталамус, от волюморецепторов правого предсердия и от барорецепторов аортальной и синокартидной зон.
Недостаточная секреция АДГ приводит к развитию несахарного мочеизнурения. Основные проявления: сильная жажда (полидипсия), потеря большого количества жидкости с выделяемой мочой (полиурия), учащенные мочеиспускания (поллакиурия). Больной за сутки выделяет 10 – 20 л. низкой относительной плотности. Симптомы проходят при введении синтетического вазопрессина или препаратов, приготовленных из задней доли гипофиза животных.
Окситоцин.
Эффекты этого гормона реализуются в двух направлениях:
1. Сокращение гладкой мускулатуры матки. Окситоцин является, гормоном, обеспечивающим нормальное протекание родового акта. При удалении гипофиза у животных родовые схватки становятся длительными и малоэффективными.
2. Принимает участие в регуляции процессов лактации. Усиливает сокращение миоэпителиальных клеток в молочных железах и тем самым способстввует выделению молока.
Содержание окситоцина в крови возрастает в конце беременности, в послеродовом периоде. Кроме того, его продукция стимулируется рефлекторно при раздражении соска в процессе грудного выкармливания.
Надпочечники.
В надпочечниках выделяют корковое и мозговое вещество. Корковое вещество включает клубочковую, пучковую и сетчатую зоны.
| Корковое вещество | Мозговое вещество | ||
| Клубочковая зона | Пучковая зона | Сетчатая зона | Катехоламины (адреналин, норадреналин) |
| Минералокортикоиды (альдостерон) | Глюкокортикоиды (кортизол, кортизон, кортикостерон) | Половые гормоны (андрогены, эстрогены) |
В клубочковой зоне происходит синтез минералокортикоидов (альдостерон). В пучковой синтезируются глюкокортикоиды. В сетчатой зоне вырабатывается наибольшее количество половых гормонов.
Альдостерон.
Усиливает в дистальных канальцах почек реабсорбцию ионов Na+, одновременно увеличивает выведение с мочой ионов K+. Аналогичные усиления натрий – калиевого обмена происходит в потовых и слюнных железах, а также в кишечнике. Это приводит к изменению электролитного состава плазмы крови (гипернатриемия и гипокалиемия). Под его влиянием возрастает печеночная реабсорбция воды, которая всасывается пассивно по осмотическому градиенту, создаваемыми ионами Na+. Это приводит к существенным изменениям гемодинамики – увеличивается объем циркулирующей крови, возрастает АД.
Вследствие усиленного обратного всасывания воды уменьшается диурез.
При повышенной секреции альдостерона увеличивается склонность к отекам, что обуславливается задержкой в организме Na+ и воды, повышением гидростатического давления крови в капиллярах и в связи с этим – усиленной экссудацией жидкости из просвета сосудов в ткани. За счет усиления процессов экссудации и отечности тканей альдостерон способствует развитию воспалительной реакции и является провоспалительным гормоном.
Под влиянием альдостерона увеличивается также секреция ионов Н+ в канальциевом аппарате почек, что приводит к снижению их концентрации во внеклеточной жидкости и изменению кислотно-основного состояния (алкалоз).
Снижение секреции альдостерона вызывает усиленное выведение натрия и воды с мочой, что приводит к дегидратации тканей, снижению объема циркулирующей крови и уровня АД. В результате в организме возникают явления циркуляторного шока. Концентрация калия в крови при этом, наоборот, увеличивается, что является причиной развития сердечных аритмий.
Основным фактором, регулирующим секрецию альдостерона, является функционирование ренин-ангиотезин-альдостероновой системы. При снижении уровня АД наблюдается возбуждение симпатического отдела АНС, что приводит к сужению почечных сосудов. Уменьшение почечного кровотока способствует усиленной выработке ренина в юкстагломерулярных нефронах почек. Ренин является ферментом, который действует на плазменный α2-глобулин ангиотензиноген, превращая его в ангиотензин I. Антиотензин I затем превращается в ангиотензин II, который увеличивает секрецию альдостерона. Выработка альдостерона может усиливаться также по механизму обратной связи при изменении электролитного состава плазмы крови, в частности при гипонатриемии или гиперкалиемии.
В незначительной степени секреция альдостерона стимулируется кортикотропином.
Глюкокортикоиды.
Кортизол, кортизон, кортикостерон.
Эффекты:
1.Влияют на все виды обмена веществ.
А) Белковый обмен – стимулируются процессы распада белка. В основе – угнетение транспорта аминокислот из плазмы крови в клетки что вызывает торможение последующих стадий белкового синтеза. Катаболизм белка приводит к снижению мышечной массы, остеопорозу; уменьшается скорость заживления ран. Распад белка приводит к уменьшению содержание белковых компонентов в защитном мукоидном слое, покрывающем слизистую оболочку пищеварительного тракта. Последнее способствует увеличению агрессивного действия соляной кислоты и пепсина (образование язв).
Б) Жировой обмен – глюкокортикоиды усиливают мобилизацию жира из жировых депо и увеличивают концентрацию жирных кислот в плазме крови. Вместе с тем увеличивается отложение жира в области лица, груди,и на боковых поверхностях туловища.
В) Углеводный обмен – введение глюкокортикоидов приводит к увеличению содержанию глюкозы в плазме крови (гипергликемия). В основе – стимуляция процессов глюконеогенеза. Избыток аминокислот, образовавшихся в результате катаболизма белков, используется для синтеза глюкозы печени.
Глюкортикоиды ингибируют активность гексокиназы, что препятствует утилизации глюкозы тканями. Поскольку основным источником энергии при избытке глюкокортикоидов являются жирные кислоты, определённое количество глюкозы сберегается от энергетических трат, что также способствует гипергликемии.
Гипергликемический эффект является одним из компонентов защитного действия глюкокортикоидов при стрессе, поскольку в виде глюкозы в организме создается запас энергетического субстрата, расщепление которого помогает преодолеть действия экстремальных стимулов.
Таким образом, по характеру влияния на углеводный обмен, глюкокортикоиды – антагонисты инсулина.
При длительном приеме этих гормонов или при их повышенной выработке в организме может развиться стероидный диабет.
2. Противовоспалительные действия.
Угнетают все стадии воспалительной реакции (альтерацию, экссудацию, пролиферацию), стабилизируют мембраны лизосом, что предотвращает выброс протеолитических ферментов, способствующих развитию воспалительной реакции. Нормализуют повышенную проницаемость сосудов и, тем самым, уменьшают процессы экссудации и отечность тканей, а также выделение медиаторов воспалительной реакции.
Угнетают процессы фагоцитоза в очаге воспаления.
Уменьшают выраженность лихорадочной реакции, сопутствующей воспалительному процессу, за счет снижения выброса интерлейкина-1 из лейкоцитов, что снижает его стимулирующий эффект на центр теплопродукции в гипоталамусе.
3. Противоаллергические действия.
Эффекты, лежащие в основе противовоспалительного действия, определяют и ингибирующее действие глюкокортикоидов на развитие аллергической реакции (стабилизация лизосом, угнетение образования факторов, усиливающих аллергическую реакцию, снижение экссудации и другие). Гиперпродукция глюкокортикоидов приводит к снижению числа эозинофилов в крови, увеличенное число которых – «маркер аллергии».
4.Подавление иммунитета.
Глюкокортикоиды угнетают как клеточный, так и гуморальный иммунитет, что связано со снижением образования антител и процессов фагоцитоза.
Длительный прием глюкокортикоидов приводит и к инволюции тимуса и лимфоидной ткани, являющихся иммунокомпентентными органами, вследствие чего уменьшается количество лимфоцитов в крови.
Это является серьезным побочным эффектом длительного приема (возрастает вероятность присоединение вторичной инфекции). С другой стороны, этот эффект может использоваться для подавления роста опухолей, происходящих из лимфоидной ткани, или для торможения реакций отторжения при трансплантации органов и тканей.
5. Участие в формировании необходимого уровня АД.
Глюкокортикоиды повышают чувствительность сосудистой стенки к действию катехоламинов, что приводит к гипертензии. Повышению АД способствует также выраженная в небольшой степени минералкортикоидное действие глюкокортикоидов (задержка в организме натрия и воды, сопровождается увеличением объема циркулирующей крови).
Гипертензивный эффект – один из компонентов противошокового действия (шок всегда сопровождается резким падением АД).
Противошоковая активность связана с гипергликемией. Вызывающая глюкокортикоидная гипергликемия может расцениваться как важный фактор адекватного энергетического обеспечения мозга, что противодействует шоку.
В организме существует определенный суточный ритм выработки глюкокортикоидов, основная масса – 6-8 ч. утра.
Продукция глюкокортикоидов регулируются кортикотропином, усиливается при действии стрессовых стимулов.
Половые гормоны.
Синтез и секрецию андрогенов надпочечников стимулируют АКТГ и пролактин.
В раннем антенатальном периоде (12 – 20 недель) андрогены надпочечников обеспечивают вместе с семенниками развитие наружных гениталий по мужскому типу, обусловливают опускание яичек в мошонку, стимулируют рост семявыносящих протоков, семенных канальцев, связок.
В препубертатном периоде андрогены надпочечников участвуют в запуске полового созревания.
У взрослого мужчины в надпочечниках образуется только 5% всех андрогенов, небольшое количество которых идёт на образование эстрогенов. У женщин в фолликулярную фазу более половины, а после овуляции менее половины от общего количества андрогенов.
Преобразования надпочечниковых андрогенов в тестостерон, прогестерон и эстрогены происходит в основном в периферических тканях-мишенях: подкожной жировой клетчатке, волосяных фолликулах, молочных железах, в плаценте во время беременности.
При избыточном образовании половых гормонов в сетчатой зоне развивается адреногенитальный синдром 2-х типов: гетеросексуальный и изосексуальный.
Гетеросексуальный – развивается при выработке гормонов противоположного пола и сопровождается появлением вторичных половых признаков, присущих другому полу.
Изосексуальный – при избыточной выработке гормонов одноименного пола, проявляется ускорением процессов полового развития.
Катехоламины.
Катехоламины – адреналин, норадреналин, дофамин. Источником служит тирозин. Синтез катехоламинов происходит в аксонах нервных клеток, запасание – в синаптических пузырьках. Однако, катехоламины, образующиеся в мозговом веществе надпочечников, выделяются в кровь, а не в синаптическую щель, т.е. являются типичными гормонами. В мозговом веществе содержатся хромаффинные клетки, в которых синтезируются адреналин и норадреналин (80% секреции – адреналин).
Синтез катехоламинов в мозговом веществе надпочеников стимулируется нервными импульсами, поступающими по чревному симпатическому нерву. Благодаря существованию нервно-рефлекторных связей надпочечники отвечают усилением синтеза и выделения катехоламинов в ответ на болевые и эмоциональные раздражения, гипоксию, мышечную нагрузку, охлаждение и т.д.
В свою очередь, выделение этих гормонов в кровь, приводит к развитию эффектов, аналогичных действию стимуляции симпатических нервов.
Существуют и гуморальные пути регуляции: увеличение синтеза и выделения под действием инсулина, глюкокортикоидов, при гипогликемии.
Наиболее важные эффекты катехоламинов: стимуляция деятельности сердца, вазоконстрикция, торможение перистальтики и секреции кишечника; расширение зрачка; уменьшение потоотделения; усиление производительности катаболизма и образовании энергии.
Адреналин имеет большее сродство к β-адренорецепторам, локализованным в миокарде, вследствие чего вызывает положительные инотропный и хронотропный эффекты в сердце.
Норадреналин – имеет большее сродство к сосудистым α-адренорецепторам, его действием обеспечивается вазоконстрикция и увеличение периферического сосудистого сопротивления.
Определенное количество норадреналина может диффундировать в межклеточное пространство, а затем и в кровь из синапсов. Из-за этого содержание норадреналина в крови может быть больше, чем адреналина, хотя мозговое вещество надпочеников секретирует преимущественно адреналин.
При стрессе содержание катехоламинов повышается в 4 – 8 раз. Период полураспада 1 – 3 минуты. Инактивируются в тканях-мишенях, печени, почках.
Щитовидная железа
Основной структурно-функциональной единицей является фолликулы – округлые полости, стенка которых образована одним рядом клеток кубического эпителия. Они заполнены колоидом и содержат гормоны – тироксин и трийодотропин, связанные с белком тиреоглобулином. В межфолликулярном пространстве проходят капилляры, обеспечивающие васкуляризацию фолликулов. В щитовидной железе объёмная скорость кровотока выше, чем в других органах и тканях. В межфолликулярном пространстве находятся также парефолликулярные клетки (с-клетки), в которых вырабатывается гормон тиреокальцитонин.
Тиреоидные гормоны.
Тироксин и трийодтиронин.
Биосинтез тироксина и трийодтиронина осуществляется за счет йодирования тирозина. В щитовидной железе происходит активное поглощение йода. Содержание йода в фолликулах в 30 раз превышает концентрацию его в крови. При гиперфункции щитовидной железы это соотношение становится еще больше. При выбросе радиоактивного йода возникает опасность его попадания в организм и концентрирования в клетках щитовидной железы (период полураспада р. йода 8 суток). Предотвращение такой опасности – предварительное насыщение щитовидной железы «обычным» нерадиоактивным йодом.
После соединения йода с тирозином, входящего в состав тиреоглобулина, образуются монойодтирозин и дийодтирозин. За счет соединения двух молекул дийодтирозина образуется тироксин; конденсация моно- и дийодтирозина приводит к образованию трийодтиронина. После протеолиза тиреоглобулина образуется 2-5 молекул тироксина и трийодтиронина. Их секреция в молярных соотношениях 4 : 1. За счет протеаз идет расщепление тиреоглобулина и высвобождения в кровь гормонов. Активность тироксина в несколько раз меньше, чем трийодтирозина, а латенный период, соответственно – больше. Содержание тироксина в крови в 20 раз больше, чем трийодтиронина. Тироксин при дейодировании может превращаться в трийодтиронин. Трийодтиронин – основной гормон, а тироксин – его предшественник.
Синтез и секреция тиреоидных гормонов находятся под контролем гипотоламо-гипофизарной системы. Тиреотропин активирует аденилатциклазу щитовидной железы, ускоряет активный транспорт йода, стимулирует рост эпителиальных клеток щитовидной железы. Эти клетки формируют фолликул, в полости которого происходит йодирование тирозина.
Тиреоидные гормоны могут циркулировать в крови в течение нескольких дней. Содержание: 300 – 500 мкг тироксина, 6 – 12 мкг трийодтиронина.
В тех районах, где в почве снижено содержание йода и поступающий с пищей йод составляет менее 100 мкг/сутки, часто развивается зоб – разрастание ткани щитовидной железы, т.е. ее компенсаторное увеличение «эндемический зоб». Это заболевание может протекать на фоне нормальной продукции тироксина и трийодтиронина (эутироидный зоб), на фоне гиперпродукции (токсический зоб), или в условиях их недостаточности (гипотироидный зоб). Считается, что применение в пищу йодированной соли (для получения суточной дозы йода 180-200 мкг) является достаточно надежным методом профилактики эндемического зоба.
Действие тироксина и трийодтиронина проявляется резким усилением метаболической активности организма. Ускоряются все виды обмена веществ (белковый, липидный, углеводный). Увеличивается энергообразование и повышается основной обмен. В результате активации всех видов обмена веществ изменяется деятельность практически всех органов. Усиливается теплопродукция, повышается температура тела. Ускоряется работа сердца (тахикардия, повышение АД, увеличение минутного объема крови), стимулируется деятельность пищеварительного тракта (повышение аппетита, усиление перистальтики кишечника, увеличение секреторной активности).
При гиперфункции щитовидной железы обычно снижается масса тела, наблюдается эмоциональная лабильность, возбуждение, бессонница. При гипофункции щитовидной железы наблюдается торможение нервно-психической активности (вялость, сонливость, апатия).
В детском возрасте эти гормоны имеют существенное значение для процессов роста, физического развития, энергетического обеспечения созревания тканей мозга. Недостаток тиреоидных гормонов у детей приводит к задержке умственного и физического развития (кретинизм).
Кальцитонин (тиреокальцитонин) снижает уровень кальция в крови. В костной ткани усиливает активность остеобластов и процессы минерализации. В почках и кишечнике угнетает реабсорбцию кальция и стимулирует обратное всасывание фосфатов. Реализация этих эффектов приводит к гипокальциемии.
Околощитовидные железы
Паратгормон (паратирин, паратиреоидный гормон) обеспечивает увеличение уровня кальция в крови. Органами-мишенями являются кости и почки.
В костной ткани усиливает функцию остеокластов, что способствует деминерализации кости и повышению уровня кальция и фосфора в плазме крови.
В канальцевом аппарате почек стимулирует реабсорбцию кальция и тормозит реабсорбцию фосфатов, что приводит к гиперкальциемии и фосфатурии.
Развитие фосфатурии имеет определенное значение в реализации гиперкальцимического эффекта. Кальций образует с фосфатами нерастворимые соединения, а усиленное выведение фосфатов с мочой способствует повышению уровня свободного кальция в плазме крови.
Паратирин усиливает синтез кальцитриола, который является активным метаболитом витамина Д3. Д3 образуется в неактивном состоянии в коже под действием ультрафиолета, а затем под влиянием паратирина происходит его активация в печени и почках. Кальцитриол усиливает образование кальцийсвязывающего белка в стенке кишечника, что способствует обратному всасыванию кальция. Прямое действие паратирина на кишечную стенку незначительно.
При удалении околощитовидных желез животное погибает от тетанических судорог. Это связано с тем, что в случае низкого содержания кальция в крови резко усиливается нервно-мышечная возбудимость.
Гиперпродукция паратирина приводит к деминерализации и резорбции костной ткани, развитию остеопороза. Из-за увеличенного уровня кальция в плазме крови усиливается склонность к камнеобразованию в органах мочеполовой системы.
Гиперкальциемия способствует развитию выраженных нарушений электрической стабильности сердца, образованию язв в пищеварительном тракте, возникновение которых обусловлено стимулирующим действием ионов Са2+ на выработку гастрина и соляной кислоты в желудке.
Секреция паратирина и кальцитонина регулируется по типу отрицательной обратной связи в зависимости от уровня кальция в плазме крови. При снижении содержания Са2+ усиливается секреция паратирина и тормозится выработка кальцитонина. В физиологических условиях это наблюдается при беременности, лактации, сниженном содержании кальция в пище.
Увеличение Са2+ в плазме крови, наоборот, способствует снижению секреции паратирина и увеличению выработки кальцитонина. Последнее может иметь большое значение у детей и мышц молодого возраста, когда осуществляется формирование скелета.
Поджелудочная железа
Эндокринная активность осуществляется панкреотическими островками (островками Лангерганса), в которых есть несколько типов клеток:
1) α-клетки, в которых происходит выработка глюкогона
2) β-клетки, вырабатывают инсулин
3) δ-клетки, продуцируют соматостатин, угнетающий секрецию инсулина и
глюкагона
4) G-клетки, вырабатывают гастрин
5) ПП-клетки, вырабатывают необходимое количество панкреатического
полипептида, который является антагонистом холицистокинина.
β-клетки составляют большую часть островкового аппарата поджелудочной железы (60 %). Они продуцируют инсулин.
Инсулин влияет на все виды обмена веществ; прежде всего – снижает уровень глюкозы в плазме крови.
Под воздействием инсулина увеличивается проницаемость клеточной мембраны для глюкозы и аминокислот. Это приводит к усилению биоэнергетических процессов и синтеза белка.
В результате активности ферментов, тормозится образование глюкозы из аминокислот, которые могут использоваться для биосинтеза белка. Уменьшается катаболизм белка. Процессы образования белка начинают преобладать над распадом, что обеспечивает анаболический эффект. Инсулин является синергистом соматотропина по своему влиянию на белковый обмен.
Влияние инсулина на жировой обмен выражается в усилении липогенеза и отложении жира в жировом депо. Поскольку возрастает утилизация глюкозы и ее использование в качестве энергетического субстрата, определенная часть жировых кислот сберегается от энергетических трат и используется в последующем для липогенеза. В жировых депо инсулин угнетает активность липазы и стимулирует образование триглициридов.
Недостаточная секреция инсулина приводит к развитию сахарного диабета. Резко увеличивает содержание глюкозы в плазме крови, возрастает осмотическое давление внеклеточной жидкости.
Дегидратация тканей, появление жажды. При определенном уровне гипергликемии тормозится ее реабсорбция в почках и возникает глюкозурия.
Так как глюкоза является осмотически активным соединением, в составе мочи возрастает так же количество воды, что приводит к увеличению диуреза (полиурия).
Усиливается липолиз с образование избыточного количества несвязанных жирных кислот; происходит образование кетоновых тел. Катаболизм белка и недостаток энергии (вследствие нарушения утилизации глюкозы) приводит к астении и снижению массы тела.
Избыточное содержание инсулина в крови вызывает гипогликемию. Это может привести к потере сознания (гипогликемическая кома). В головном мозге утилизация глюкозы не зависит от фермента гексокиназы, активность которой регулируется инсулином. Поглощение глюкозы мозговой тканью определяется в основном концентрацией глюкозы в плазме крови. Ее снижение под действием инсулина может привести к нарушению энергетического обеспечения мозга и потере сознания.
Выработка инсулина регулируется механизмом отрицательной обратной связи в зависимости от содержания глюкозы в плазме крови. Повышение содержания глюкозы способствует увеличению выработки инсулина; в условиях гипогликемии образование инсулина, наоборот, тормозится. Секреция инсулина в некоторой степени возрастает при росте содержания аминокислот в крови, возрастает также под действием некоторых гастроинтестинальных гормонов (желудочно ингибирующий пептид, холицистокинин, секретин). Продукция инсулина возрастает также при стимуляции блуждающего нерва.
α-клетки, составляющие 25% островковой ткани, вырабатывают глюкагон, действие которого приводит к гипергликемии. В основе – усиленный распад гликогена в печени и стимуляция процессов глюконеогенеза. Глюкагон способствует мобилизации жира из жировых депо. Таким образом, действие глюкагона противоположно эффектам инсулина.
Кроме глюкагона антагонистами инсулина по своему действию на углеводный обмен является: кортикотропин, соматотропин, глюкокортикоиды, адреналин, тироксин.
Половые железы
Мужские половые гормоны.
В яичках не только происходит сперматогенез, но и образование андрогенов. Сперматогенез осуществляется за счет деления сперматогенных эпителиальных клеток, содержащихся в семенных канальцах.
Выработка андрогенов происходит в интерстицальных клетках – гландулоцитах (клетках Лейдига), локализующихся в интерстиции между семенными канальцами и составляющих примерно 20 % от общей массы яичек (небольшое количество вырабатывается в сетчатой зоне коркового вещества надпочечников).
Наиболее важным из андрогенов является тестостерон. Продукция этого гормона определяет адекватное развитие мужских первичных и вторичных половых признаков (маскулинизирующий эффект).
Под влиянием тестостерона в период полового созревания увеличиваются размеры полового члена и яичек, появляется мужской тип оволосенения, меняется тональность голоса.
Тестостерон усиливает синтез белка (анаболический эффект), что приводит к ускорению процессов роста, физического развития, увеличению мышечной массы. Влияет на процессы формирования скелета – ускоряет образование белковой матрицы кости, усиливает отложение в ней кальция. В результате увеличивается рост, толщина и прочность кости. При гиперпродукции тестостерона ускоряется обмен веществ, в крови возрастает количество эритроцитов.
Механизм действия тестостерона обусловлен его проникновением внутрь клетки и, после превращения в более активную форму, связыванием с рецепторами ядра и органел, что приводит к изменению процессов синтеза белка и нуклеиновых кислот.
Секреция тестостерона регулируется ЛГ аденогипофиза, продукция которого возрастает в период полового созревания. При увеличении содержания в крови тестостерона выработка ЛГ тормозится по механизму отрицательной обратной связи.
Уменьшение ЛГ и ФСГ происходит также при ускорении процессов сперматогенеза.
У мальчиков до 10-11 лет в яичках обычно отсутствуют активные гландулоциты, в которых вырабатываются андрогены. Однако секреция тестостерона в них происходит во время внутриутробного развития и сохраняется у ребенка в течение первых недель жизни. Это связано со стимулирующим действием хорионического гонадотропина, продуцируемого плацентой