Материал: Левкина Е.В. Конспект лекций по Физиологии человека

Норадреналин вызывает сходные эффекты, но сильнее действует на кровеносные сосуды, вызывая повышение артериально­го давления. При этом он менее активен в отношении метаболических реакций. Выброс адреналина и норадреналина в кровь обеспечи­вается симпатической нервной системой, вместе с которой эти гор­моны функционально составляют единую симпатико-адреналовую систему. Данная система обеспечивает приспособительные реакции организма к любым изменениям внешней среды.

7.2.3 Функции щитовидной железы

В щитовидной железе имеются две группы клеток, которые образу­ют два основных вида гормонов. Одна группа клеток вырабаты­вает трийодтиронин и тироксин, а другая — кальцитонин. Первые клетки захватывают из крови соединения йода и синтезируют гормоны трийодтиронин (Т) и тетрайодтиронин, или тироксин (Т), которые поступают в кровь и лимфу. Эти гормоны, активизируют генетический аппарат клеточно­го ядра и митохондрии клеток, чем стимулируют метаболизм. Они усиливают поглоще­ние кислорода, увеличивают основной обмен в организме и повыша­ют температуру тела, влияют на белковый, жировой и углеводный обмен, обеспечивают рост и развитие организма, усиливают эффек­тивность симпатических воздействий на частоту сердечных сокра­щений, артериальное давление и потоотделение, повышают возбуди­мость ЦНС.

Бо­лее выраженным физиологическим действием обладает трийодтиро­нин, но его содержание в крови значительно ниже.

Гормон кальцитонин, или тирокальцитонин, вместе с гормонами околощитовидных желез регулирует содер­жание кальция в организме. Он снижает концентрацию кальция в крови и уменьшает его поглощение костной тканью. Это способству­ет образованию и росту костей. В регуляции секреции кальцитонина участвуют гормоны желудочно-кишечного тракта, в частности гастрин.

При недостаточном поступлении в организм йода возникает рез­кое снижение активности щитовидной железы — гипотиреоз. В детс­ком возрасте это приводит к развитию кретинизма — задержке рос­та, полового, физического и умственного развития, нарушениям пропорций тела. Дефицит гормонов щитовидной железы во взрос­лом состоянии вызывает слизистый отек тканей — микседему. Он возникает в результате нарушения белкового обмена, повышающего онкотическое давление тканевой жидкости, и соответственно, вызы­вающего задержку воды в тканях. При этом, несмотря на разрастание железы (зоб), секреция гормонов снижена. Для компенсации недо­статка йода в пище и воде, имеющегося в некоторых регионах земли и вызывающего так называемый эндемический зоб, в рацион населе­ния включают йодированную соль и морепродукты. Гипотиреоз мо­жет также возникать при генетических аномалиях, в результате ауто­иммунного разрушения щитовидной железы и при нарушениях сек­реции тиреотропного гормона гипофиза.

В случае гипертиреоза (избыточного образования гормонов щи­товидной железы) возникают токсические явления, вызывающие Базедову болезнь. Происходит разрастание щитовидной железы (зоб), повышается основной обмен, наблюдаются потеря веса, пучег­лазие, повышение раздражительности, тахикардия.

7.2.4 Функции паращитовидных желез

У человека имеются две пары паращитовидных желез, прилегающих к задней поверхности щитовидной железы. Их про­дуктом является паратирин, или паратгормон, который участвует в регуляции содержания кальция в организме. Он повышает концентрацию кальция в крови, усиливая его всасывание в кишечнике и выход из костей. Выработка паратгормона усиливается при недостаточном со­держании кальция в крови и в результате симпатических влияний, а подавление его секреции наблюдается при избытке кальция.

Гиперфункция паращитовидных желез приводит к потере костной тканью кальция и фосфора (деминерализа­ция костей) и деформации костей, а также к появлению камней в почках, снижению возбудимости нервной и мышечной тканей, ухуд­шению процессов внимания и памяти.

При гипофунк­ции паращитовидных желез возникают резкое повышение возбу­димости нервных центров, патологические судороги и смерть в ре­зультате тетанического сокращения дыхательных мышц.

7.2.5 Функции тимуса и шишковидной железы

Тимус имеет основное значение для обеспечения в организме иммунитета, т. к. он обеспечивает образование и специализацию Т-лимфоцитов. Также он выполняет эндокринные функции. Секретом тимуса является гормон тимозин, способствующий иммунологической специализации Т-лимфоцитов. Кроме того, тимозин обеспечивает процессы проведения возбуждения в синапсах, стиму­лирует гормональные реакции, облегчая связывание гормонов, ак­тивирует метаболические реакции в организме.

Функции шишковидного тела (верхнего мозгового придатка) связаны со степенью освещенности организма и поэтому имеют четкую суточную периодичность. Это своеоб­разные «биологические часы» организма. Гормон эпифиза мелатонин вырабатывается и секретируется в кровь и в ликвор под влиянием импульсов от сетчатки глаза. На свету его выработка снижается, а в темноте — повышается. Мелатонин уг­нетает функции гипофиза, снижая выработку гипоталамических либеринов и угнетая активность аденогипофиза. Под действием мелатонина задерживается преждевременное развитие половых желез, формируется цикличность половых функций, определяется длитель­ность овариально-менструального цикла женского организма.

7.2.6 Функции панкреатических островков

Поджелудочная железа функционирует как железа смешанной секреции. Как железа внешней секреции она выделяет панкреатический сок через специальные прото­ки в 12-ти перстную кишку. Как железа внутренней секреции она секретирует непосредственно в кровь гормоны инсулин и глюкагон. Примерно 1% массы этой железы составляют особые скопления клеток — островки Лангерганса (панкреатические островки), среди которых имеются в преобладающем количестве бета-клетки и в меньшем числе альфа-клетки. Бета-клетки выделяют гормон инсулин, альфа-клетки вырабатывают гормон глюкагон.

Глюкагон вызывает расщепление гликогена в печени и выход в кровь глюкозы, а также стимулирует расщепление жиров в печени и жировой ткани.

Инсулин — это полипептид, обладающий широким действием на различные процессы в организме — он регулирует все виды обмена веществ и энергообмен. Действуя путем повышения проницаемости клеточных мембран мышечных и жировых клеток, он способствует переходу глюкозы внутрь мышечных волокон, повышая мышечные запасы синтезируемого в них гликогена, а в клетках жировой ткани способствует превращению глюкозы в жир. Проницаемость кле­точных мембран под влиянием инсулина повышается также и для аминокислот, в результате чего стимулируется синтез информаци­онной РНК и внутриклеточный синтез белка. В печени инсулин вызывает синтез гликогена, аминокислот и белков в печеночных клетках. Все указанные процессы обусловливают анаболический эффект инсулина.

Продукция гормонов поджелудочной железы регулируется со­держанием глюкозы в крови, собственными особыми клетками в островках Лангерганса, ионами Са и влияниями вегетативной не­рвной системы. В случае снижения концентрации глюкозы в крови (гипогликемии) до 2,5 мМоль/л или 40-50 мг% в первую очередь резко нарушается деятельность мозга. Это происходит потому, что мозг лишается источников энергии, наступают судороги, потеря сознания и даже смерть чело­века. Гипогликемия может возникать при избытке инсулина в организме, при повышенном расходе глюкозы во время мышечной работы.

Дефицит инсулина вызывает тяжелое заболевание — сахарный диабет (сахарное мочеизнурение). Сахарный диабет характеризуется гипергликемией. В организме при этом нарушается утилизация в клетках глюкозы, рез­ко повышается концентрация глюкозы в крови и в моче, что сопро­вождается значительными потерями воды с мочой (до 12-15 л в сутки). Именно поэтому сахарный диабет сопровождается сильной жаждой и большим потреблением воды. Возникает мышечная слабость, падение веса. Потерю углевод­ных источников энергии организм компенсирует распадом жиров и белков. В результате их неполной переработки в крови накаплива­ются ядовитые вещества, кетоновые тела и возникает сдвиг рН крови в кислую сторону (ацидоз). Это приводит к диабетической коме с потерей сознания и угрозой смерти.

7.2.7 Функции половых желез

К половым железам (гонадам) относят семенники (яички) в мужском организме и яичники в женском организме. Эти железы осуществляют смешанную секрецию. Как железы внешней секреции они формируют половые клетки (сперматозоиды и яйцеклетки). Как железы внутренней секреции они выделяют в кровь половые гормоны. Как в мужском, так и в женском организме вырабатываются и мужские половые гормоны (андрогены) и женские — (эстрогены), которые отличаются по их количеству. Их выработка и активность регулируются гонадотропными гормо­нами гипофиза. По химической структуре они являются стероидами (производными холестерина) и продуцируются из общего предше­ственника. Эстрогены образуются путем преобразования из тестос­терона.

Мужской половой гормон тестостерон вырабатывается специальны­ми клетками в области извитых канальцев семенников. Другая часть клеток обеспечивает созревание сперматозоидов и вместе с тем проду­цирует эстрогены. Гормон тестостерон начинает действовать еще на стадии внутриутробного развития, формируя организм по мужскому типу. Он обеспечивает развитие первичных и вторичных половых признаков мужского организма, регулирует процессы сперматогенеза, протекание половых актов, формирует характерное половое поведение, особеннос­ти строения и состава тела, психические особенности. Тестостерон обладает сильным анаболическим действием, потому что он стимулирует синтез бел­ков, способствуя гипертрофии мышечной ткани.

Выработка женских половых гормонов (эстрогенов) осуществляется в яичниках клетками фолликулов. Основным гормоном этих клеток является эстрадиол. В яичниках также вырабатываются мужские по­ловые гормоны — андрогены. Эстрогены регулируют процессы фор­мирования женского организма, развитие первичных и вторич­ных половых признаков женского организма, рост матки и молочных желез, становление цикличности половых функций, протекание ро­дового акта. Эстрогены обладают анаболическим действием в орга­низме, но в меньшей степени, чем андрогены. Кроме гормонов эстро­генов, в женском организме вырабатывается гормон прогестерон. Этой функцией обладают клетки желтого тела, которое после овуля­ции становится особой железой внутренней секреции.

Секреция эстрогенов и прогестерона контролируется половым центром гипоталамуса и гонадотропным гормоном гипофиза, которые формируют периодичность овариально-менструального цикла (ОМЦ) длительнос­тью около 28 дней на протяжении всего детородного пери­ода жизни женщины (примерно с 12-15 лет до 45-55 лет).

Овариально-менструальный цикл состоит из следующих 5 фаз:

1. менструальная (примерно 1-3 день) — отторжение неоплодотворенной яйцеклетки с частью маточного эпителия и кровоте­чением (менструацией);

2. постменструальная (4-12 день) — созревание очередного фол­ликула с яйцеклеткой и усиленное выделение эстрогенов;

3. овуляторная (13-14день) — разрыв фолликула и выход яйцеклетки в маточные трубы;

4. постовуляторная (15-25 день) — образование из лопнувшего фолликула желтого тела и продуцирование гормона прогесте­рона, необходимого для внедрения оплодотворенной яйцеклет­ки в стенку матки и нормального протекания беременности;

5. предменструальная (26-28 день) — разрушение желтого тела (при отсутствии оплодотворения), снижение секреции эстро­генов и прогестерона, ухудшение самочувствия и работоспо­собности.

7.3 Изменения эндокринных функций человека при различных состояниях

При чрезвычайных физических и психических раздражениях (перегревание, переохлаждение, боль, страх, тяжелые психические переживания, непомерная физическая нагрузка и др.) у человека возникает состояние напряжения — стресс. При этом в организме развертываются как специфические реакции защиты от действую­щего фактора, так и неспецифические приспособительные реакции. Комплекс защитных неспецифических реакций организма на небла­гоприятные влияния среды был назван канадским ученым Г. Селье (1960) общим адаптационным синдромом. Это стандартные реакции, которые возникают при любых раздражениях, связаны с эндокрин­ными изменениями и протекают в следующие 3 стадии.

Стадия тревоги проявляется дискоординацией различных функций организма, подавлением функций щитовидной и половых желез, в результате чего нарушаются анаболические процессы синтеза белков и РНК. При этом отмечается снижение иммун­ных свойств организма — уменьшаются активность вилочковой железы и количество лимфоцитов в крови; возможно по­явление язв желудка и 12-ти перстной кишки. Организмом включаются срочные защитные реакции быстрого рефлекторного выброса в кровь гормона надпочечников адреналина, что позволяет резко повысить деятельность сердечной и дыха­тельной систем, начать мобилизацию углеводных и жировых источников энергии. Для этой стадии характерен также излишне высокий уро­вень энерготрат при низкой умственной и физической рабо­тоспособности.

Стадия резистентности, т.е. повышенной устойчивости орга­низма, характеризуется возрастанием секреции гормонов кор­кового слоя надпочечников — кортикоидов, что способствует нормализации белкового обмена (активации синтеза белков в тканях). При этом повышается содержание в крови углеводных источ­ников энергии и возникает преобладание концентрации в крови норадреналина над адреналином — это обеспечивает оптимизацию вегетативных изменений и экономизацию энерготрат. Повышается тканевая устойчивость к действию на организм неблагоприятных факторов среды, возрастает работоспособность.

Стадия истощения возникает при чрезмерно сильных и длительных раздражениях. Функциональные резервы организма исчерпываются. Происходит истощение гормональных и энер­гетических ресурсов (содержание катехоламинов в надпочеч­никах снижается до 10-15% от исходного уровня), уменьшает­ся максимальное и пульсовое артериальное давление крови. Падает сопротивляемость организма повреждающим воздей­ствиям. Становится невозможной дальнейшая борьба с вредными влия­ниями, что может приводить к смертельному исходу.

Стрессовые реакции — это нормальные приспособительные реак­ции организма к действию сильных неблагоприятных раздражите­лей — стрессоров. Действие стрессоров воспринимается различными рецепторами тела и через кору больших полушарий передается на ги­поталамус, где включаются нервные и нейрогуморальные механиз­мы адаптации. При этом происходит вовлечение двух основных сис­тем активации всех метаболических и функциональных процессов в организме.

Во-первых, осуществляется активация так называемой симпато-адрена-ловой системы. По симпатическим волокнам к мозговому слою надпочечников поступают рефлекторные влияния, вы­зывающие срочный выброс в кровь адаптивного гормона адре­налина.

Во-вторых, действие адреналина на ядра гипоталамуса стимулирует ак­тивность гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы. Образуемые в гипоталамусе облегчающие вещества—либерины с током крови передаются в переднюю долю гипофиза и уже через 2-2.5 мин усиливают секрецию кортикотропина (АКТГ), который, в свою очередь, уже через 10 мин вызывает увеличенный выброс гормонов коркового слоя надпочечни­ков — глюкокортикоидов и альдостерона. Вместе с повышен­ной секрецией соматотропного гормона и норадреналина эти гормональные изменения обусловливают мобилизацию энер­гетических ресурсов организма, активацию обменных процес­сов и повышение тканевой сопротивляемости. Выполнение кратковременной и малоинтенсивной мышечной рабо­ты не вызывают заметных изменений содержа­ния гормонов в плазме крови и в моче. Это показали исследования работающего человека или экспери­ментальных животных. Значительные мышечные на­грузки (превышающие 50-70% от максимального потребления кис­лорода) вызывают состояние напряжения в организме и повышенную секрецию соматотропного гормона, кортикотропина, вазопрессина, глюкокортикоидов, альдостерона, адреналина, норад­реналина и паратгормона. Реакции эндокринной системы меняются в зависимости от особенностей упражнений.

С увеличением тяжести работы, повышением ее мощности и на­пряженности (особенно в соревнованиях) происходит повышение секреции адреналина, норадреналина и кортикоидов. Гор­мональные реакции у нетренированных лиц и квалифицированных спортсменов заметно различаются. У людей, не подготовленных к физическим нагрузкам, наступает быстрый и очень большой выброс в кровь этих гормонов, но запасы их невелики и вскоре наступает их истощение, ограничивающее работоспособность. У тренированных спортсменов функциональные резервы надпочечников существенно увеличены. Секреция катехоламинов не является чрезмерной, она более равномерна и намного более длительна.

Активация симпатико-адреналовой системы увеличивается еще в предстартовом состоянии, особенно у более слабых, тревожных и неуверенных в своих силах спортсменов, выступления которых в соревнованиях оказываются неуспешными. У них в большей мере нарастает секреция адреналина — «гомона тревоги». У высококва­лифицированных и уверенных в себе спортсменов, с большим ста­жем, активация симпато-адреналовой системы оптимизируется и, наблюдается преобладание норадреналина — «гормона гомеостаза». Под его влиянием развертываются функции дыхательной и сердеч­но-сосудистой систем, усиливается доставка кислорода тканям и стимулируются окислительные процессы, повышаются аэробные возможности организма.

Увеличение выработки адреналина и норадреналина у людей в условиях напряженной соревновательной деятельности сопря­жено с состоянием эмоционального стресса. При этом секреция адре­налина и норадреналина может быть увеличена в 5-6 раз по сравне­нию с исходным фоном в дни отдыха от нагрузок. Описаны отдель­ные случаи нарастания выделения адреналина в 25 раз, а норадреналина в 17 раз от исходного уровня при марафонском беге и лыжных гонках на 50 км.

Активизация гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы зависит от вида спорта, состояния тренированности и квалификации спортсмена. В циклических видах спорта подавление активности этой системы в предстартовом состоянии и во время соревнований коррелирует с низкой работоспособностью. Наиболее успешно выс­тупают спортсмены, в организме которых секреция кортикоидов увеличивается в 2-4 раза по сравнению с исходным фоном. Особен­ное увеличение выхода кортикоидов и кортикотропина отмечается при выполнении физических нагрузок большого объема и интенсив­ности. Глюкокортикоиды усиливают приспособительные реакции в организме, стимулируя глюконеогенез и восполняя затраты энергоресурсов в организме.

Увеличение секреции альдостерона при мы­шечной работе позволяет компенсировать потери натрия с потом и вывести накопившиеся излишки калия. Адекватные физические нагрузки являются важным стимулятором развития и функционирования по­ловых желез. Однако большие нагрузки, особенно у юных спортсме­нов, подавляют их гормональную активность. В организме женщин большие объемы физических нагрузок могут нарушать протекание овариально-менструального цикла. В организме мужчин андрогены стимулируют нарастание мышечной массы и силы скелет­ных мышц. Размеры вилочковой железы у тренирующихся спортсме­нов уменьшаются, но активность ее не снижается.

Развитие утомления сопровождается снижением выработки гор­монов, а состояния переутомления и перетренированности — рас­стройством эндокринных функций. Люди, постоянно имеющие адекватные мышечные нагрузки, обладают особенно развиты­ми возможностями произвольной саморегуляции функций в работа­ющем органе.

Активность эндокринных желез находится также под контролем деятельности эпифиза и подчиняется суточным колебаниям. Пере­стройка суточных биоритмов гормональной активности у человека при дальних перелетах, пересечении многих временных поясов зани­мает примерно две недели.