Нейрогипофиз не образует, а накапливает и секретирует нейрогормоны супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса — вазопрессин и окситоцин. Оба гормона находятся в гранулах в связи со специальными белками — нейрофизинами. В процессе секреции содержимое гранул путем экзоцитоза поступает в кровь.
Секреция вазопрессина обеспечивается его синтезом в гипоталамических нейронах и регулируется тремя типами стимулов:
1)сдвигами осмотического давления и содержания натрия в крови, воспринимаемыми интероцепторами сосудов и сердца (осмо-, натрио-, волюмо- и механорецепторы), непосредственно гипоталамическими нейронами, воспринимающими сдвиг концентрации натрия в крови и микросреде клеток;
2)активацией гипоталамических ядер при эмоциональном и болевом стрессе, физической нагрузке,
3)гормонами плаценты и ангиогензином-II, как содержащимся в крови, так и образуемом в мозге.
Эффекты вазопрессина реализуются за счет связывания пептида в тканях-мишенях с двумя типами рецепторов — V-I и V-2.
-стимуляция V-1-рецепторов, локализованных в стенке кровеносных сосудов, через вторичные посредники ИФ3 и кальций-кальмодулин вызывает сужение сосудов. Эффект в физиологических условиях выражен слабо из-за низких концентраций гормона в крови.
-связывание с V-2-рецепторами в дистальных отделах почечных канальцев через вторичный посредник цАМФ вызывает повышение проницаемости стенки канальцев для воды, ее реабсорбцию и концентрирование мочи. Как нейропептид поступает и в ликвор, и по аксонам экстрагипоталамной системы в другие отделы мозга, что обеспечивает его участие в формировании жажды и питьевого поведения, в нейрохимических механизмах памяти.
Синтез окситоцина в гипоталамических нейронах и его секреция нейрогипофизом в кровь стимулируется рефлекторным путем при раздражении рецепторов растяжения матки и механорецепторов сосков молочных желез. Усиливают секрецию гормона эстрогены.
Основные эффекты окситоцина заключаются в стимуляции сокращения матки при родах, сокращении гладких мышц протоков молочных желез, что вызывает выделение молока, в регуляции водно-солевого обмена и питьевого поведения. Окситоцин - один из дополнительных факторов регуляции секреции гормонов аденогипофиза, наряду с либеринами.
Внутренняя среда организма - совокупность биологических жидкостей (кровь, лимфа, тканевая жидкость), омывающих клетки и структуры тканей и принимающих участие в процессах обмена веществ.
Живой организм – открытая система. Открытая система - система, для существования которой необходим постоянный обмен веществом, энергией и информацией с внешней средой.
Взаимосвязи организма и внешней среды обеспечивают поступление во внутреннюю среду кислорода, воды и пищевых веществ, удаление из нее углекислоты и ненужных, иногда вредных, метаболитов. Внешняя среда поставляет организму огромное количество информации, воспринимаемой многочисленными чувствительными образованиями нервной системы. Внешняя среда оказывает не только полезные, но и вредные для жизнедеятельности организма влияния. Однако здоровый организм нормально функционирует, если воздействия среды не переходят границ допустимости. Такая зависимость жизнедеятельности организма от внешней среды с одной стороны, и относительная стабильность и независимость жизненных процессов от изменений в окружающей среде с другой стороны, обеспечивается свойством организма, - гомеостазисом (гомеостазом).
Гомеостазис (гомеостаз) - свойство организма, обеспечивающее относительную стабильность и независимость жизненных процессов от изменений в окружающей среде, если воздействия среды не переходят границ допустимости.
Гомеостазис — относительное динамическое постоянство внутренней среды и устойчивость физиологических функций. Это динамическое, а не статическое постоянство, т.к. подразумевает не только возможность, но необходимость колебаний состава внутренней среды и параметров функций в пределах физиологических границ с целью достижения оптимального уровня жизнедеятельности организма.
Деятельность клеток требует адекватной функции снабжения их кислородом и эффективного вымывания из них углекислого газа и других отработанных веществ или метаболитов. Для восстановления разрушающихся белковых структур и извлечения энергии клетки должны получать пластический и энергетический материал, поступающий в организм с пищей. Все это клетки получают из окружающей их микросреды через тканевую жидкость. Постоянство последней поддерживается благодаря обмену газами, ионами и молекулами с кровью.
Постоянство состава крови и состояние барьеров между кровью и тканевой жидкостью, т.н. гистогематических барьеров, - условиям гомеостазиса микросреды клеток. Избирательная проницаемость этих барьеров обеспечивает определенную специфику состава микросреды клеток, необходимую для их функций.
С другой стороны, тканевая жидкость участвует в образовании лимфы, обменивается с дренирующими тканевые пространства лимфатическими капиллярами, что позволяет эффективно удалять из клеточной микросреды крупные молекулы, неспособные диффундировать через гистогематические барьеры в кровь. В свою очередь, оттекающая из тканей лимфа через грудной лимфатический проток поступает в кровь, обеспечивая поддержание постоянства ее состава. В организме между жидкостями внутренней среды происходит непрерывный обмен, - обязательное условие гомеостазиса.
Внешняя среда влияет на организм через восприятие ее характеристик чувствительными аппаратами нервной системы (рецепторами, органами чувств), через легкие, где осуществляется газообмен и через ЖКТ, где осуществляется всасывание воды и пищевых ингредиентов. Нервная система оказывает свое регулирующее воздействие на клетки за счет выделения на окончаниях нервных проводников специальных посредников — медиаторов, поступающих через микроокружение клеток к специальным структурным образованиями клеточных мембран — рецепторам. Воспринимаемое нервной системой влияние внешней среды может опосредоваться и через эндокринную систему, секретирующую в кровь специальные гуморальные регуляторы — гормоны. Содержащиеся в крови и тканевой жидкости вещества в большей или меньшей степени раздражают рецепторы интерстициального пространства и кровеносного русла, обеспечивая нервную систему информацией о составе внутренней среды. Удаление метаболитов и чужеродных веществ из внутренней среды осуществляется через органы выделения, главным образом, почки, легкие и пищеварительный тракт.
Постоянство внутренней среды — важнейшее условие жизнедеятельности организма. Поэтому отклонения состава жидкостей внутренней среды воспринимаются многочисленными рецепторными структурами и клеточными элементами с последующим включением биохимических, биофизических и физиологических регуляторных реакций, направленных на устранение отклонения. Сами регуляторные реакции вызывают изменения во внутренней среде для того, чтобы привести ее в соответствие с новыми условиями существования организма. Регуляция внутренней среды всегда имеет целью оптимизацию ее состава и физиологических процессов в организме.
Параметры внутренней среды называют:
1)жесткими константами, если диапазон их отклонений очень мал (рН, концентрация ионов в крови, осмотическое давление, содержание глюкозы, онкотическое давление, количество белков);
2)пластичными константами - подверженными сравнительно большим колебаниям (ОЦК, гематокрит, количество форменных элементов, СОЭ, количество гемоглобина, цветовой показатель крови, уровень липидов, остаточного азота).
Константы меняются в зависимости от возраста, социальных и профессиональных условий, времени года и суток, географических и природных условий, имеют половые и индивидуальные особенности. Условия внешней среды часто являются одинаковыми для большего или меньшего числа людей, проживающих в определенном регионе и относящихся к одной и той же социальной и возрастной группе, но константы внутренней среды у разных здоровых людей могут отличаться. Гомеостатическая регуляция постоянства внутренней среды не означает полной идентичности ее состава у разных лиц. Несмотря на индивидуальные и групповые особенности, гомеостазис обеспечивает поддержание нормальных параметров внутренней среды организма.
Обычно норма - среднестатистические значения параметров и характеристик жизнедеятельности здоровых лиц, интервалы, в пределах которых колебания этих значений соответствуют гомеостазису, - способны удерживать организм на уровне оптимального функционирования.
Внутренняя среда - отражение сложнейшей интеграции жизнедеятельности разных клеток, тканей, органов и систем с влияниями внешней среды. Это определяет особую важность индивидуальных особенностей внутренней среды, отличающих каждого человека. В основе индивидуальности внутренней среды лежит генетическая индивидуальность, длительное воздействие определенных условий внешней среды. Физиологическая норма — индивидуальный оптимум жизнедеятельности, наиболее согласованное и эффективное сочетание всех жизненных процессов в реальных условиях внешней среды.
Система крови (Ланг, 1930 г.) - периферическая кровь - циркулирующая и депонированная кровь; органы кроветворения; органы кроверазрушения; механизмы регуляции.
Особенности системы крови: динамичность. Все свои функции выполняет при постоянном движении.
Масса крови зависит от массы тела и составляет у человека 6-8% (при массе тела 60-70 кг - масса крови 5-6 л).
Распределение крови:
-50% в органах брюшной полости и таза;
-25% в органах грудной полости;
-25% на периферии;
-2/3 в венозных сосудах, 1/3- в артериальных.
Состав крови: плазма - 55-60%, форменные элементы - 40-45% (эритроциты, лейкоциты, тромбоциты).
Функции крови:
1)дыхательная – связывание и перенос 02 от легких в ткани и С02 - из тканей в легкие;
2)трофическая - обеспечение всех клеток организма питательными веществами, поступающими из органов пищеварения и других органов;
3)экскреторная - транспортирует из тканей конечные продукты метаболизма к органам выделения;
4)терморегуляторная - несет тепло от энергоемких органов и согревает органы, теряющие его;
5)обеспечение водно-электролитного обмена - в артериальной части большинства капилляров жидкость и электролиты поступают в ткани, в венозной - возвращаются в кровь;
6)защитная - обеспечивает защиту организма от бактерий, вирусов и генетически чужеродных клеток и веществ;
7)гуморальная регуляция - переносит гормоны и другие биологически активные соединения от клеток, где они образуются, до других органов и тканей. Этим обеспечивается химическое взаимодействие между всеми частями организма.
Перечисленные функции направлены на поддержание гомеостаза организма.
Входя в состав различных функциональных систем организма, кровь вместе с нервной системой объединяет их в единый организм. В то же время, кровь можно выделить и в самостоятельную систему, в состав которой входят органы созидания и разрушения форменных элементов, биосинтеза белков и других компонентов плазмы, нервные и гуморальные механизмы регуляции состава крови.
Повышение общего объема крови - гиперволемия, уменьшение – гиповолемия.
Относительная плотность крови – 1,050 – 1.060 зависит в основном от количества эритроцитов. Относительная плотность плазмы крови – 1.025 – 1.034, определяется концентрацией белков.
Вязкость крови – 5 у.е. (условных единиц), плазмы – 1,7 – 2,2 у.е., если вязкость воды принять за 1. Обусловлена наличием в крови эритроцитов, в меньшей степени белков плазмы.
Осмотическое давление крови – сила, с которой растворитель переходит через полунепроницаемую мембрану из менее в более концентрированный раствор. В среднем составляет 7,6 атм. Обусловлено растворенными в ней осмотически активными веществами, главным образом неорганическими электролитами, в значительно меньшей степени – белками. Около 60% осмотического давления создается солями натрия (NаСl).
Осмотическое давление определяет распределение воды между тканями и клетками. Функции клеток организма могут осуществляться лишь при относительной стабильности осмотического давления. Если эритроциты поместить в солевой раствор, имеющий осмотическое давление, одинаковое с кровью, они не изменяют свой объем. Такой раствор – изотонический (физиологический). В растворе, осмотическое давление которого выше осмотического давления крови, эритроциты сморщиваются, т.к. вода выходит из них в раствор. В растворе с более низким осмотическим давлением, чем давление крови, эритроциты набухают в результате перехода воды из раствора в клетку. Растворы с более высоким осмотическим давлением, чем давление крови, - гипертонические, имеющие более низкое давление – гипотонические.
Онкотическое давление крови – часть осмотического давления, создаваемого белками плазмы. Оно равно 0,03 – 0,04 атм, или 25 – 30 мм рт.ст. В основном обусловлено альбуминами. Вследствие малых размеров и высокой гидрофильности они обладают выраженной способностью притягивать к себе воду, за счет чего она удерживается в сосудистом русле. При снижении онкотического давления крови происходит выход воды из сосудов в интерстициальное пространство, что приводит к отеку тканей.
Активная реакция крови обусловлена соотношением водородных и гидроксильных ионов. Для определения активной реакции крови используют водородный показатель рН – концентрацию водородных ионов, которая выражается отрицательным десятичным логарифмом молярной концентрации ионов водорода. В норме рН – 7,36 (реакция слабоосновная); артериальной крови – 7,4; венозной – 7,35. При различных физиологических состояниях рН крови может изменяться от 7,3 до 7,5. Активная реакция крови является жесткой константой, обеспечивающей ферментативную деятельность. Крайние пределы рН крови, совместимые с жизнью, равны 7,0 – 7,8. Сдвиг реакции в кислую сторону - ацидоз, который обусловливается увеличением в крови водородных ионов. Сдвиг реакции крови в щелочную сторону – алкалоз, связанный с увеличением концентрации гидроксильных ионов ОН и уменьшением концентрации водородных ионов.
Буферные системы нейтрализуют значительную часть поступающих в кровь кислот и щелочей, тем самым препятствуя сдвигу активной реакции крови. В организме в процессе метаболизма в большей степени образуются кислые продукты. Поэтому запасы щелочных веществ в крови во много раз превышают запасы кислых, их рассматривают как щелочной резерв крови.
Гемоглобиновая буферная система на 75% обеспечивает буферную емкость крови. Оксигемоглобин - более сильная кислота, чем восстановленный гемоглобин. Оксигемоглобин обычно бывает в виде калиевой соли. В капиллярах тканей в кровь поступает большое количество кислых продуктов распада. Одновременно в тканевых капиллярах при диссоциации оксигемоглобина происходит отдача кислорода и появление большого количества щелочно реагирующих солей гемоглобина, Последние взаимодействуют с кислыми продуктами распада (например, угольной кислотой). В результате образуются бикарбонаты и восстановленный гемоглобин. В легочных капиллярах гемоглобин, отдавая ионы водорода, присоединяет кислород и становится сильной кислотой, которая связывает ионы калия. Ионы водорода используются для образования угольной кислоты, в дальнейшем выделяющейся из легких в виде Н2О и СО2.
Карбонатная буферная система по своей мощности занимает второе место. Она представлена угольной кислотой (Н2СО3) и бикарбонатом натрия или калия (NaНСО3, КНСО3) в пропорции 1/20. Если в кровь поступает кислота, более сильная, чем угольная, то в реакцию вступает, например, бикарбонат натрия. Образуются нейтральная соль и слабодиссоциированная угольная кислота. Угольная кислота под действием карбоангидразы эритроцитов распадается на Н2О и СО2, последний выделяется легкими в окружающую среду. Если в кровь поступает основание, - в реакцию вступает угольная кислота, образуя гидрокарбонат натрия и воду. Избыток бикарбоната натрия удаляется через почки. Бикарбонатный буфер широко используется для коррекции нарушений кислотно-основного состояния организма.
Фосфатная буферная система состоит из натрия дигидрофосфата (NаН2РО4) и натрия гидрофосфата (Nа2НРО4). Первое соединение обладает свойствами слабой кислоты и взаимодействует с поступившими в кровь щелочными продуктами. Второе имеет свойства слабой щелочи и вступает в реакцию с более сильными кислотами.
Белковая буферная система осуществляет роль нейтрализации кислот и щелочей благодаря амфотерным свойствам: в кислой среде белки плазмы ведут себя как основания, в основной – как кислоты.
Буферные системы имеются и в тканях, что способствует поддержанию рН тканей на относительно постоянном уровне. Главными буферами тканей являются белки и фосфаты.
Поддержание рН осуществляется также с помощью легких и почек. Через легкие удаляется избыток углекислоты. Почки при ацидозе выделяют больше кислого одноосновного фосфата натрия, при алкалозе – больше щелочных солей: двухосновного фосфата натрия и бикарбоната натрия.
Функции белков плазмы крови:
1)регуляция водно-солевого обмена, поддержание осмотического давления и водного гомеостазиса за счет онкотического давления плазмы крови;
2)поддержание агрегатного состояния крови, ее вязкости, свертываемости, суспензионных свойств;
3)поддержание кислотно-щелочного равновесия;
4)защитная функция (антитела – иммуноглобулины);
5)питательные функции крови как резерв аминокислот;
6)регуляторная и транспортная (перенос жирных кислот, стероидных гормонов и др.).
Сосудисто-тромбоцитарный гемостаз сводится к образованию тромбоцитарной пробки (тромбоцитарного тромба). Условно его разделяют на три стадии:
1)временный (первичный) спазм сосудов;
2)образование тромбоцитарной пробки за счет адгезии (прикрепления к поврежденной поверхности) и агрегации (склеивания между собой) тромбоцитов;
3)ретракция (сокращение и уплотнение) тромбоцитарной пробки.
Сразу после травмы - первичный спазм кровеносных сосудов, благодаря чему кровотечение в первые секунды может не возникнуть или носит ограниченный характер. Первичный спазм сосудов обусловлен выбросом в кровь в ответ на болевое раздражение адреналина и норадреналина и длится не более 10—15с. В дальнейшем - вторичный спазм, обусловленный активацией тромбоцитов и отдачей в кровь сосудосуживающих агентов — серотонина, адреналина и др.
Повреждение сосудов сопровождается немедленной активацией тромбоцитов, что обусловлено появлением высоких концентраций АДФ (из разрушающихся эритроцитов и травмированных сосудов), также с обнажением субэндотелия, коллагеновых и фибриллярных структур. В результате «раскрываются» вторичные рецепторы и создаются оптимальные условия для адгезии, агрегации и образования тромбоцитарной пробки.
Адгезия обусловлена наличием в плазме и тромбоцитах особого белка — фактора Виллебранда, имеющего три активных центра, два из которых связываются с экспрессированными рецепторами тромбоцитов, а один — с рецепторами субэндотелия и коллагеновых волокон. Тромбоцит с помощью фактора Виллебранда оказывается «подвешенным» к травмированной поверхности сосуда.
Одновременно с адгезией наступает агрегация тромбоцитов, осуществляемая с помощью фибриногена — белка, содержащегося в плазме и тромбоцитах и образующего между ними связующие мостики, что и приводит к появлению тромбоцитарной пробки.
Важную роль в адгезии и агрегации играет комплекс белков и полипептидов, получивших наименование «интегрины». Последние служат связующими агентами между отдельными тромбоцитами (при склеивании друг с другом) и структурами поврежденного сосуда. Агрегация тромбоцитов может носить обратимый характер (вслед за агрегацией наступает дезагрегация - распад агрегатов), что зависит от недостаточной дозы агрегирующего (активирующего) агента.
Из тромбоцитов, подвергшихся адгезии и агрегации, усиленно секретируются гранулы и содержащиеся в них биологически активные соединения — АДФ, адреналин, норадреналин и др. (реакция высвобождения), что приводит к вторичной, необратимой агрегации. Одновременно с высвобождением тромбоцитарных факторов происходит образованием тромбина, резко усиливающего агрегацию и приводящего к появлению сети фибрина, в которой застревают отдельные эритроциты и лейкоциты.
Благодаря контрактильному белку тромбостенину тромбоциты подтягиваются друг к другу, тромбоцитарная пробка сокращается и уплотняется - наступает ее ретракция.
В норме остановка кровотечения из мелких сосудов - 2—4 мин.
Важную роль для сосудисто-тромбоцитарного гемостаза играют производные арахидоновой кислоты — простагландин I2 (PgI2), или простациклин, и ТхА2 (короткоживущий, крайне потенциальный стимулятор агрегации тромбоцитов и вазоконстрикции). При сохранении целости эндотелиального покрова действие Pgl преобладает над ТхА2, благодаря чему в сосудистом русле не наблюдается адгезии и агрегации тромбоцитов. При повреждении эндотелия в месте травмы синтез Pgl не происходит, и тогда проявляется влияние ТхА2, приводящее к образованию тромбоцитарной пробки.
Тромбоциты – небольшие (2-4мкм диаметром) дискообразные безъядерные клеточные фрагменты, циркулирующие в кровотоке, чутко реагирующие на повреждения сосуда и играющие критически важную роль в гемостазе и тромбозе. Средняя продолжительность жизни тромбоцита - 5-9 дней.
Тромбоциты выполняют две основных функции:
1)формирование тромбоцитарного агрегата, первичной пробки, закрывающей место повреждения сосуда;
2)предоставление своей поверхности для ускорения ключевых реакций плазменного свертывания.
Особенность тромбоцита - его способность к активации — быстрому и как правило необратимому переходу в новое состояние. Стимулом активации может служить практически любое возмущение окружающей среды, вплоть до простого механического напряжения. Основные физиологические активаторы - коллаген (главный белок внеклеточного матрикса), тромбин (основной белок плазменной системы свертывания), АДФ (аденозиндифосфат, появляющийся из разрушенных клеток сосуда или секретируемый самими тромбоцитами) и тромбоксан А2 (вторичный активатор, синтезируемый и выбрасываемый тромбоцитами; его дополнительная функция заключается в стимуляции вазоконстрикции).