Дегтярев В.П. Нормальная физиология

Подождите немного. Документ загружается.

возбуждающий или тормозный характер. Участие ретикуляр-

ной формации в регуляции вегетативных процессов опосре-

дуется влиянием ее структур на симпатический отдел АНС,

гипоталамические структуры и гипофиз.

По восходящим путям возбуждения достигают ядер гипо-

таламуса, который является главным подкорковым центром

интеграции висцеральных функций. Он управляет всеми го-

меостатическими функциями организма, используя сомати-

ческие, висцеральные и эндокринные механизмы. Информа-

ция об изменениях гомеостаза поступает в гипоталамус по

восходящим спинобульбарным путям, а также от рецепторов,

контролирующих химический состав, температуру, осмотиче-

ское давление крови, протекающей через капилляры гипота-

ламуса. Регуляция висцеральных функций гипоталамусом

осуществляется опосредованно через структуры АНС, лока-

лизованные в ретикулярной формации ствола мозга и в спин-

ном мозге.

Раздражение задней группы ядер гипоталамуса сопровож-

дается расширением зрачков, увеличением ЧСС, АД, тормо-

жением моторной и секреторной функций желудочно-кишеч-

ного тракта, увеличением содержания в крови адреналина и

норадреналина, т.е. эффектами, характерными для активации

симпатической нервной системы.

Стимуляция же группы передних ядер гипоталамуса при-

водит к появлению реакций, характерных для активации па-

расимпатической нервной системы: сужению зрачка, умень-

шению ЧСС, снижению АД, усилению моторной и секретор-

ной функции желудочно-кишечного тракта и др.

Регуляция и интеграция гипоталамусом висцеральных

функций осуществляются также через эндокринные механиз-

мы (см. раздел «Общая физиология желез внутренней секре-

ции»).

Структуры лимбического мозга тесно связаны с регуляцией

висцеральных функций, что дало основание называть этот

отдел мозга висцеральным мозгом. Стимуляция любой из

структур лимбического мозга (гиппокамп, миндалина, пере-

городка и др.) приводит к появлению висцеральных реак-

ций — саливации, пилоэрекции, изменения функций сердеч-

но-сосудистой системы, дыхания, терморегуляции и др.

Управляя процессами поддержания констант внутренней сре-

ды организма, лимбическая система тем самым контролирует

эмоциональное состояние и обеспечивает формирование

адаптивного поведения.

Кора большого мозга является высшим интегративным

центром регуляции процессов организма. В коре чувствитель-

ные импульсы, идущие от внутренних органов, проецируются

к первичным, вторичным сенсорным областям и к ассоциа-

тивным зонам. Так, информация от сердечной мышцы, иду-

214

щая через симпатические афферентные пути в спинной мозг,

адресуется билатерально к нейронам вторичной соматиче-

ской зоны в передней эктосильвиевой извилине и к ассоциа-

тивным полям в области крестовидной борозды. Информа-

ция о состоянии сердечной мышцы передается и по аффе-

рентным волокнам блуждающего нерва. Их зоны проекции в

коре совпадают с представительством симпатической иннер-

вации.

Проекция шейных, грудных и поддиафрагмальных ветвей

блуждающего нерва регистрируются в области коронарной и

ринальной извилин, в поясной и глазничной извилинах. Аф-

ферентные волокна, идущие в составе тазового парасимпати-

ческого нерва, проецируются во вторую соматическую зону и

и ассоциативную зону в области крестовидной борозды.

Представительства симпатических и парасимпатических нер-

1юв находятся в близко расположенных зонах коры, что обес-

печивает четкую координацию процессов управления висце-

ральными функциями.

Проекции висцеральных и соматических афферентных

нервов также имеют зоны перекрытия на уровне специфиче-

ских ядер таламуса и в коре: на представительство чревного

нерва проецируются афферентные пути от кожи туловища,

блуждающего нерва — кожи плечевого пояса, тазового нер-

па — от нижних конечностей. Таким образом, на этих уров-

нях происходит взаимодействие висцеральных и соматиче-

ских возбуждений, что отражается на процессах восприятия

информации от внутренних органов. Так, например, в нор-

мальных условиях, особенно в дневное время, более мощ-

ный поток соматических возбуждений маскирует возбужде-

ние от висцеральных структур, что не позволяет нам ощу-

щать деятельность своих внутренних органов. В ночное вре-

мя или при усилении активности интерорецепторов в

случаях развития патологических процессов во внутренних

органах поток возбуждений из внутренней среды преобла-

дает, что сопровождается соответствующими неприятными

ощущениями.

Явление конвергенции соматических и висцеральных аф-

ферентных возбуждений наблюдается и в других отделах

ЦНС. В целом близкая локализация зон проекции соматиче-

ских и висцеральных структур, а также конвергенция их аф-

ферентных возбуждений являются основой интеграции вис-

церальных и соматических функций в процессе организации

как рефлекторных ответов, так и целенаправленного поведе-

ния.

Наибольшие и разнообразные влияния на вегетативные

функции оказывает кора лобных долей, в то время как кора

двигательных областей в основном влияет на те функции, ко-

торые тесно связаны с мышечной деятельностью, например

215

на работу сердца и тонус сосудов, что отражает роль двига-

тельной коры в интеграции соматических и вегетативных

центров.

Корковые влияния могут быть прямыми — через волокна

пирамидного пути, или косвенными — опосредованно через

ретикулярную формацию, гипоталамус и гипофиз. Академи-

ком К.М. Быковым разработана концепция кортико-висце-

ральных отношений, согласно которой кора большого мозга

модулирует деятельность подкорковых структур, имеющих

непосредственное отношение к регуляции вегетативных

функций.

На функции АНС оказывает существенное влияние моз-

жечок. Выраженные влияния мозжечка на вегетативные про-

цессы тесно сопряжены с двигательными соматическими

процессами, а также обусловлены его связями с высшими

центрами регуляции функций АНС, желез внутренней секре-

ции. Показано, что мозжечок влияет на деятельность сердца,

АД, глубину и частоту дыхания, на моторную, секреторную и

всасывательную функции пищеварительного тракта, процес-

сы желчеобразования и другие висцеральные функции. При

повреждении мозжечка нарушаются белковый, липидный и

углеводный обмен, процессы терморегуляции и кроветворе-

ния.

4.12. Адаптационно-трофическая функция

симпатического отдела АНС

Экспериментально было показано, что работоспособность

утомленной скелетной мышцы повышается, если одновре-

менно раздражается ее симпатический нерв. Сама по себе

стимуляция симпатических волокон не вызывает сокраще-

ния мышцы, но изменяет состояние мышечной ткани — по-

вышает ее восприимчивость к соматическим нервным им-

пульсам.

Влияние симпатической нервной системы реализуется за

счет действия медиаторов адреналина и норадреналина. Они

достигают моторных пластин и мышечных волокон путем

диффузии. Эти вещества восстанавливают и облегчают нерв-

но-мышечную передачу, увеличивают выделение ацетилхоли-

на волокнами двигательных нервов. Медиаторы участвуют

также в мобилизации энергетических ресурсов клеток, оказы-

вая влияние на различные пути метаболизма: растет потреб-

ление кислорода, увеличивается содержание АТФ, креатин-

фосфата, гликогена. Медиаторы симпатической системы мо-

гут увеличивать силу мышечного сокращения путем увеличе-

ния транспорта кальция из его внутриклеточных депо в

саркоплазму мышечной клетки.

216

Наряду с этим было также обнаружено, что стимуляция

симпатических волокон может значительно изменить возбу-

димость рецепторов, функциональные свойства ЦНС. На

основании этих и многих других фактов Л.А. Орбели создал

представление об адаптационно-трофической функции симпа-

тической нервной системы. Согласно этому представлению,

симпатические влияния не сопровождаются непосредственно

видимым действием, но значительно повышают адаптивные

возможности эффектора. Так, симпатическая нервная систе-

ма активирует деятельность нервной системы в целом, акти-

вирует защитные силы организма (иммунные процессы,

барьерные механизмы, свертывание крови), процессы термо-

регуляции. Ее возбуждение происходит при любых стрессо-

вых состояниях и служит первым звеном запуска сложной

цепи гормональных реакций.

Особенно ярко участие симпатической нервной системы

обнаруживается в формировании эмоциональных реакций

человека, независимо от причин их вызывающих. Так, на-

пример, радость сопровождается тахикардией, расширени-

ем сосудов кожи, а страх — замедлением сердечного ритма,

сужением кожных сосудов, потоотделением, изменением

перистальтики кишечника. Гнев вызывает расширение

зрачков.

Следовательно, в процессе эволюционного развития сим-

патическая нервная система превратилась в инструмент мо-

билизации всех ресурсов (интеллектуальных, энергетических

и др.) организма как целого в тех случаях, когда возникает

угроза самому его существованию.

Мобилизующая роль симпатической нервной системы

опирается на обширную систему ее связей, позволяющую по-

средством мультипликации импульсов в многочисленных

пре- и паравертебральных ганглиях мгновенно вызывать ге-

нерализованные реакции практически всех органов и систем

организма. Существенным дополнением к ним является и

выброс в кровь из надпочечников адреналина, который вмес-

те с ней образует симпатико-адреналовую систему.

Возбуждение симпатической нервной системы приводит к

изменению гомеостатических констант организма, что выра-

жается в повышении кровяного давления, выходе крови из

депо, поступлении в кровь ферментов, глюкозы, повышении

метаболизма тканей, снижении мочеобразования, угнетении

функции пищеварительного тракта и др. Поддержание посто-

янства этих показателей целиком ложится на парасимпатиче-

ский и метасимпатический отделы.

Таким образом, в сфере управления симпатической нерв-

ной системы находятся в основном процессы, связанные с

расходом энергии в организме, а парасимпатической и мета-

симпатической — с ее кумуляцией.

217

Глава 5 ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ ЖЕЛЕЗ

ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ

Гуморальный механизм регуляции функций организма

предусматривает изменение физиологической активности ор-

ганов и систем под влиянием химических веществ. Эти веще-

ства-регуляторы выделяются эндокринной системой во внут-

реннюю среду организма — интерстициальную жидкость,

лимфу, кровь, ликвор. Они могут действовать местно, т.е. на

клетки, в которых они образовались или находящиеся в бли-

жайшем окружении, но могут реализовать свои эффекты сис-

темно, т.е. на структуры всего организма, к которым они до-

ставляются через кровь. Для гуморального механизма управ-

ления характерно относительно медленное распространение

управляющих воздействий, их диффузный характер, относи-

тельно низкая надежность осуществления связи.

Гуморальный механизм является древнейшей формой

взаимодействия, совершенствовавшейся по мере эволюции

живого организма. В организме человека и высших животных

можно найти различные варианты его реализации. Неспеци-

фическим вариантом регуляции является местная регуляция.

Местная регуляция осуществляется путем передачи управля-

ющих сигналов в пределах одной ткани или органа посредством

креаторных связей, продуктов обмена веществ — метаболитов,

биологически активных веществ (БАВ) — тканевых гормонов.

Креаторные связи — это обмен информацией между клетка-

ми с помощью медиаторов межклеточного взаимодействия

(цитокинов, факторов роста), адгезивных и клеточно-матрикс-

ных молекул с целью объединения клеток в ткань, управления

дифференцировкой, ростом, развитием и функционированием

отдельных клеток как целостной многоклеточной системы.

Метаболиты — продукты обмена веществ, могут действо-

вать аутокринно, т.е. изменять работу клеток, из которых вы-

деляются, или паракринно, т.е. изменять работу клеток, рас-

положенных в пределах этой же ткани, достигая их через ин-

терстициальную жидкость. Например, накапливающаяся при

физической работе молочная кислота вызывает расширение

сосудов, приносящих к мышце кровь, и тем самым увеличи-

вает снабжение мышцы кислородом, но одновременно вызы-

вает уменьшение силы мышечного сокращения.

Тканевые гормоны также являются биологически активными

веществами (БАВ) — продуктами метаболизма клеток, но име-

ют более сложное химическое строение. К их числу относятся,

например, биогенные амины (гистамин, серотонин), кинины,

ангиотензины, эндотелии, лейкотриены, простагландины. Эти

вещества могут изменять биофизические свойства клеток -

218

проницаемость мембран, величину мембранного потенциала,

регулировать процессы энергетического обмена, интенсив-

ность ферментативных реакций, образования вторичных по-

средников и вызывать сдвига кровоснабжения ткани. БАВ ре-

ализуют регуляторные эффекты на клетки через специализи-

рованные клеточные рецепторы мембран. БАВ являются также

модуляторами регуляторных влияний, так как изменяют чувст-

вительность клеток к нервным и гормональным влияниям пу-

тем изменения количества клеточных химических рецепторов

и их сродства к различным информационным молекулам.

БАВ, образуясь в тканях, действуют ауто- и паракринно,

по могут проникать в кровь и действовать телекринно, т.е. си-

стемно. Некоторые из них (кинины) образуются из предше-

ственников в плазме крови, поэтому эти вещества способны

оказывать наряду с местным действием еще и регионарное

регуляторное влияние и даже вызывать генерализованные эф-

фекты, подобные гормонам. Вместе с тем в отличие от гор-

монов образование этих веществ осуществляется неспециали-

зированными клетками.

Специализированный вариант управления осуществляется с

помощью биологически активных веществ — гормонов (инк-

ретов), образующихся в специальных клетках и действующих

телекринно. Эти клетки могут быть расположены:

• компактно в железах внутренней секреции (эндокринных

железах), которые не имеют выводных протоков и выде-

ляют секрет непосредственно в межклеточное простран-

ство, откуда он поступает в кровь, лимфу, церебральную

жидкость; к их числу относятся гипофиз, эпифиз, щито-

видная и околощитовидные железы, вилочковая железа,

надпочечники;

• компактно в виде скопления клеток (островков) в желе-

зах смешанной секреции, выполняющих наряду с эндок-

ринной и другие функции; к числу таких желез относят-

ся поджелудочная, вилочковая, половые железы, пла-

цента (временная железа);

• диффузно в различных органах и тканях; продуктами дея-

тельности этих клеток являются гормоноподобные веще-

ства — пептиды; совокупность таких эндокринных кле-

ток получила название «диффузная эндокринная систе-

ма»; большое количество таких клеток обнаружено, на-

пример, в желудочно-кишечном тракте;

• в органах, клетки которых наряду с их основной функ-

цией обладают способностью синтезировать и выделять

БАВ. Так, например, миоциты предсердий одновремен-

но с сократительной функцией образуют и секретируют

натрийуретический пептид, клетки эпителия сосудов —

эндотелии, клетки почек — эритропоэтин.

219

Гуморальный механизм управления предполагает интегра-

цию всего комплекса структур, продуцирующих БАВ, пепти-

ды, метаболиты, гормоны, медиаторы и модуляторы, в еди-

ный механизм, способный обеспечить адаптацию организма

в широком диапазоне изменений окружающей среды.

5.1. Регуляция эндокринных функций

Гуморальный способ управления функциями организма

представляет часть единого нейрогуморального механизма.

Интеграция нервных и гуморальных управляющих влияний

осуществляется на уровне гипоталамуса, к клеткам которого

подходят нервные проводники от нейронов коры и подкор-

ковых образований. По этим проводникам передаются сигна-

лы, которые могут активировать или затормозить его работу

(рис. S.1).

Гипоталамус как высший подкорковый вегетативный

центр организует дальнейшую передачу регулирующих воз-

действий двумя путями — парагипофизарно (минуя гипофиз)

и трансгипофизарно (через посредство гипофиза).

Парагипофизарный путь реализуется путем изменения ак-

тивности симпатического и парасимпатического отделов ав-

тономной нервной системы. Все структуры нашего организ-

ма, в том числе и железы внутренней секреции, имеют бога-

тую иннервацию, что позволяет как получать управляющие

влияния из ЦНС, так и посылать информацию о состоянии

желез. Гипоталамус через структуры автономной нервной си-

стемы непосредственно регулирует работу мозгового вещест-

ва надпочечников, паращитовидных и поджелудочной желез.

При этом регулирующие влияния симпатического и парасим-

патического нервов в значительной мере связаны с измене-

нием тонуса сосудов и кровоснабжения желез, что и изменя-

ет их функцию.

Трансгипофизарный путь позволяет гипоталамусу изменять

работу желез посредством образования нейрогормонов. Неко-

торые из них выделяются в кровь в задней доле гипофиза

(нейрогипофиз) и оказывают непосредственное действие на

клетки-мишени. Другие — рилизинг-факторы (либерины,

статины) — действуют на железистые клетки передней доли

гипофиза (аденогипофиз), изменяя интенсивность образова-

ния в них гормонов-регуляторов, которые в свою очередь

воздействуют на железы, стимулируя их деятельность.

Основной механизм регуляции гормонообразовательной

функции — саморегуляция. Изменение в крови того вещества,

уровень которого регулирует гормон определенной железы,

является фактором, который приводит к непосредственному

раздражению рецепторных структур, самой железы и возбуж-

220

Рис. 5.1. Узловые механизмы эндокринной регуляции.

дению центральных механизмов саморегуляции. Так, при

увеличении содержания глюкозы в крови увеличивается сек-

реция инсулина. Этот эффект реализуется как нервно-реф-

лекторным путем, так и гуморально путем воздействия глю-

козы на нервные центры, а также на клетки самой железы.

При этом в печени усиливается синтез гликогена, что норма-

лизует содержание глюкозы в крови. Уменьшение содержа-

ния глюкозы в крови усиливает образование гормона глюка-

гона в поджелудочной железе и адреналина в надпочечниках,

что увеличивает распад гликогена до глюкозы и восстанавли-

вает глюкозный гомеостаз.

При изменении концентрации кальция в крови изменяет-

ся секреция паратгормона в паращитовидных железах.

Биосинтез и секреция гормонов могут регулироваться и на

внутриклеточном уровне по принципу обратной связи, т.е.

предшествующие стадии определенной цепи реакций могут

тормозиться или усиливаться продуктами последующей ста-

дии.

221

Увеличение содержания гормона в крови приводит к огра-

ничению его синтеза путем реализации отрицательных об-

ратных связей. Различают ультракороткие отрицательные об-

ратные связи, когда гормон действует на продуцирующие его

клетки; короткие, когда гормон действует на клетки гипофи-

за; продуцирующие соответствующий тропный гормон, и

длинные, когда гормон действует на клетки гипоталамуса,

продуцирующие рилизинг-факторы.

Центральным звеном эндокринной системы являются же-

лезы внутренней секреции. Различают:

• эндокринные железы центральные, к которым относятся

гипоталамус, гипофиз, эпифиз;

• эндокринные железы периферические — околощитовид-

ные, щитовидная, надпочечники, поджелудочная, поло-

вые.

По функциональной зависимости от гипофиза эндокрин-

ные железы делятся на гипофиззависимые и гипофизнезави-

симые.

Эндокринные железы образуют «рабочие системы», функ-

ционально объединяющие различные структуры. К их числу

относятся гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая, сим-

патико-адреналовая, гастроэнтеропанкреатическая системы.

Это свидетельствует о взаимодействии эндокринных желез,

когда гормоны одних влияют на функцию других желез.

Взаимодействие эндокринных желез может осуществляться и

таким образом, что на один и тот же орган или физиологиче-

скую функцию могут оказывать влияние одновременно не-

сколько гормонов разных желез.

5.2. Методы изучения функций желез

внутренней секреции

Методы изучения функций желез внутренней секреции

подразделяют на экспериментальные и клинические.

Среди экспериментальных физиологических методов выде-

ляют:

• полное или частичное удаление (экстирпация) желез

внутренней секреции, что приводит к прекращению по-

ступления в организм гормонов железы и соответствую-

щим нарушениям;

• фармакологическое выключение функции желез: напри-

мер, метилтиоурацил угнетает синтез тироксина, аллок-

еан избирательно блокирует бета-клетки островкового

аппарата поджелудочной железы и прекращает образова-

ние инсулина;

222

• метод денервации железы — перерезки нервов, иннерви-

рующих железу;

• исследование эффектов избытка и замещения дефицита

гормона методом наблюдения последствий введения эк-

страктов эндокринных желез, химически чистых гор-

монов или гормональных препаратов интактному живот-

ному или животному после удаления железы, а также

после пересадки в организм животного ткани этой же-

лезы;

• биологические методы:

а создание общего кровотока двух организмов (сращи-

вание), у одного из которых повреждена или удалена

та или иная железа внутренней секреции, что позво-

ляет не только выявить физиологическую роль той

или иной эндокринной железы, но и изучить компен-

саторные механизмы, обеспечивающие жизнедеятель-

ность организма при поражении ЖВС;

А выявление активности эндокринных желез путем вве-

дения продуктов одного организма (кровь, моча и др.)

другому с целью изменить его функции, например

введение мочи беременных женщин вызывает у крыс

течку, что позволяет поставить диагноз беременности.

К клинико-лабораторным методам относятся:

• исследование больных с недостаточной или избыточной

функцией той или иной железы и последствий хирурги-

ческих вмешательств, проведенных у этих больных с ле-

чебной целью;

• определение содержания гормонов и их метаболитов в

плазме крови, спинномозговой жидкости биологически-

ми и химическими методами;

• функциональные нагрузочные пробы, например опреде-

ление толерантности к глюкозе;

• метод с использованием изотопов позволяет изучить

синтез гормонов и локализовать место их синтеза. Так,

для изучения функции щитовидной железы используют

радиоактивный йод. Радиоизотопное сканирование вы-

являет изменения паренхимы.

5.3. Роль и функции гормонов

Продуктом деятельности эндокринных структур являются

гормоны, оказывающие различное влияние на функции орга-

низма:

• метаболическое — обусловлено влиянием на активность

ферментов и, следовательно, на обмен веществ;

223