Способы регуляции функции органов

ЛЕКЦИЯ 4. РЕГУЛЯЦИЯ ФУНКЦИЙ ОРГАНИЗМА

1. Общие принципы регуляции функций.

2. Нервная регуляция функций.

3. Гуморальная регуляция функций.

4. Единство нервных и гуморальных механизмов регуляции.

Общие принципы регуляции функций. Организм человека и животных находится в состоянии непрерывного приспособления к условиям внешней и внутренней среды организма. Совокупность физиологических процессов, обеспечивающих равновесие организма и среды, относится к явлениям регуляции. В основе этих явлений лежит взаимосвязь всех органов и систем организма.

Приспособительные изменения параметров функций ограничены границами гомеостаза, за пределами которых происходит нарушение свойств системы. Изменение параметров функций при поддержании их в границах гомеостаза происходит за счет саморегуляции. Саморегуляция – основная форма взаимодействия внутри организма. Всякое отклонение от того или иного показателя внутренней среды от нормы вызывает цепь процессов, направленных на восстановление ее относительного постоянства.

На всех уровнях структурной организации системы возможны два типа регуляции: по возмущению и по отклонению. Регуляция по возмущению системы возможна только для открытых систем, имеющих связи с внешней средой (например, регуляция дыхания при физической нагрузке). Регуляция по отклонению обеспечивается сравнением имеющихся параметров реакции физиологических систем с требующимися в конкретных условиях, определением степени рассогласования между ними и включением исполнительных механизмов для устранения этого рассогласования (например, регуляция рН крови). Такие системы управления, при которых выход регулируется входом, действуют по принципу обратной связи. Принято рассматривать два вида обратной связи – положительную и отрицательную. Положительная обратная связь означает, что выходной сигнал системы регуляции усиливает входной, т.е. активизация какой либо функции вызывает усиление механизмов еще более ее активирующих. Отрицательная обратная связь означает, что выходной сигнал уменьшает входной, активизация какой либо функции подавляет механизмы регуляции, усиливающие эту функцию.

Механизмы регуляции функций организма подразделяются на нервные и гуморальные.

Нервная регуляция функций. Главная роль в интеграции функций организма принадлежит нервной системе, которая быстро и точно регулирует работу всех органов, координирует деятельность различных систем, постоянно приспосабливает организм к непрерывно меняющимся условиям внешней среды. Выделяют два вида влияний нервной системы на органы – пусковое и модулирующее (коррегирующее). Пусковое влияние вызывает деятельность органа, находящегося в покое. Прекращение импульсации, вызвавшей деятельность органа, ведет к возвращению его в исходное состояние (расслабление мышцы после прекращения импульсации в нервных волокнах). Модулирующее влияние ведет к изменению интенсивности деятельности органа, например усилению или ослаблению сокращений сердца.

По функциональным свойствам нервную систему делят на соматическую (анимальную) и вегетативную (автономную).

Рефлекторная регуляция соматических функций. Соматическая нервная ситстема преимущественно осуществляет связь организма с внешней средой, обуславливая его чувствительность, движения тела, управляя скелетной мускулатурой. Основной формой нервной деятельности являются рефлекторные акты. Рефлекс – это ответная реакция организма на раздражение рецепторов из внешней или внутренней среды организма, осуществляющаяся при участии нервной системы. Структурной основой рефлекса является рефлекторная дуга.

Благодаря рефлекторной деятельности организм способен быстро реагировать на различные изменения внешней и внутренней среды организма.

Рефлекторная регуляция вегетативных функций. Вегетативная нервная система регулирует деятельность внутренних органов, желез внутренней секреции, кровеносных и лимфатических сосудов, управляет обменом веществ.

Вегетативную нервную систему делят на три отдела: симпатическую, парасимпатическую и метасимпатическую.

Симпатическая нервная система не только повышает уровень функционирования организма, но и мобилизует скрытые функциональные возможности, активизирует работу внутренних органов, стимулирует иммунные и гормональные реакции. Поэтому она имеет первостепенное значение при развитии стрессовых состояний. Л.А. Орбели назвал эту функцию – адаптационно-трофической.

Парасимпатическая нервная система обеспечивает поддержание постоянства внутренней среды организма (гомеостаз), способствует восстановлению истраченных ресурсов организма.

Метасимпатическая нервная система является независимой интегративной системой, способной самостоятельно обрабатывать сенсорную информацию и координировать активность эффекторов. Метасимпатическая регуляция может осуществлятся при полном выключении связей с центральными структурами. Но хотя эта система не имеет своего центрального аппарата ее эфферентные связи опосредованы нейронами симпатической и парасимпатической нервной системы, которые имеют синаптические контакты на телах и отростках метасимпатических интернейронов и эффекторных нейронов.

Гуморальная регуляция функций. В регуляции функций важная роль принадлежит железам внутренней секреции. Генерализованные специализированные эффекты гуморальной регуляции осуществляются с помощью гормонов. Действие гормонов основано на стимуляции или угнетении каталитической активности ферментов в клетках органов-мишеней. Механизм действия гормонов пептидной и стероидной природы различен. Пептидные гормоны не проникают внутрь клетки, а присоединяются на ее поверхности к специфическим рецепторам в клеточной мембране. Рецептор связан с ферментом аденилатциклазой. Комплекс гормона с рецептором активизирует аденилатциклазу, которая расщепляет АТФ с образованием циклического аденозинмонофосфата (ц-АМФ). Действие ц-АМФ реализуется через сложную цепь реакций, ведущую к активации ферментов, которые и определяют конечный эффект гормона. Стероидные гормоны – относительно небольшие гормоны, проникающие через клеточную мембрану. Гормон связывается с рецепторомв цитоплазме, после чего комплекс гормон-рецептор поступает в клеточное ядро, где вступает в обратимое взаимодействие с ДНК и индуцирует синтез белков.

Таким образом, гормоны регулируют разнообразные функции организма, поддерживают постоянство его внутренней среды (гомеостаз).

Единство нервных и гуморальных механизмов регуляции. Основным механизмом поддержания жизнедеятельности организма на относительно постоянном уровне является саморегуляция физиологических функций, осуществляющаяся на основе единства нервных и гуморальных механизмов регуляции. Регулирующее влияние ЦНС на физиологические функции осуществляется через гипоталамус. Гипоталамус связан афферентными путями с другими частями ЦНС и получает информацию от всего организма. Сигнализация от экстеро- и интерорецепторов, поступая в ЦНС через гипоталамус, передается эндокринным железам. Нейросекреторные клетки гипоталамуса трансформируют нервные стимулы в гуморальные факторы с физиологической активностью (релизинг-факторы) . Релизинг-факторы влияют на функцию клеток гипофиза, вырабатывающих ряд гормонов, от которых зависит синтез и секреция гормонов ряда периферических эндокринных желез, воздействующих на органы и ткани.

Источник

Регуляция функций репродуктивной системы

Все процессы, связанные с продолжением рода: созревание сперматозоидов и яйцеклеток, овуляция, подготовка матки к приему зародыша, поддержание беременности и роды, подчинены строгому контролю. Как он осуществляется?

Сигналы из внешней и внутренней среды поступают в головной мозг, в гипоталамус — высший центр регуляции органов кровообращения, дыхания, пищеварения, выделения и размножения. В гипоталамусе поступившая информация обрабатывается и, в зависимости от результата анализа, следует команда в расположенную поблизости эндокринную железу — гипофиз, который является непосредственным «начальником» всех эндокринных желез в организме (надпочечников, щитовидной, паращитовидной, вилочковой и половых желез). Свои команды гипоталамус передает в гипофиз с помощью специальных гормонов, которые, в зависимости от направленности их действия, называются рилизинг гормонами (от англ. release — «высвобождать») или ингибирующими гормонами (от лат. inhibeo — «сдерживать, останавливать»).

Для регуляции функции половых желез в гипофизе вырабатываются 3 гормона, которые называются гонадотропинами (греч. tropos — «направление»). Это: лютеинизирующий гормон (сокращенно ЛГ), фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) и пролактин. Причем, ФСГ и ЛГ вырабатываются под стимулирующим влиянием гонадотропин-рилизинг гормона (ГнРГ), а выделение пролактина определяется повышением или понижением концентрации ингибирующего фактора. Несмотря на то, что эти гормоны по своему строению одинаковы у мужчин и женщин, работают они у представителей двух полов по-разному.

Регуляция репродуктивной функции у мужчин

ФСГ у мужчин необходим для нормального формирования, развития и функции семенных канальцев. ФСГ активно влияет на сперматогенез. ЛГ стимулирует выработку яичками андрогенов — мужских половых гормонов. Пролактин у мужчин потенцирует действие ФСГ и ЛГ, влияет на обменные процессы в яичках.

Важнейшим из андрогенов является гормон тестостерон. Без этого гормона невозможен нормальный сперматогенез. Кроме этого, тестостерон отвечает за нормальное формирование мужских половых органов, появление вторичных мужских признаков (оволосение, характерное мужское телосложение), а также влияет на половое поведение.

Секреция тестостерона осуществляется по принципу прямой и обратной связи: гипоталамус стимулирует выработку гонадотропинов гипофизом, под влиянием гонадотропинов повышается секреция тестостерона яичками — это пример прямой положительной связи. При достижении верхнего предела концентрации тестостерона в крови начинает действовать так называемая отрицательная обратная связь, т.е. тестостерон начинает тормозить секреторную активность гипоталамуса и гипофиза. Когда же концентрация тестостерона в крови опускается к нижнему пределу, гипоталамус через гипофиз снова стимулирует выработку тестостерона. Благодаря таким связям гипоталамус контролирует и регулирует все процессы, происходящие в половой сфере.

Регуляция репродуктивной функции у женщин

Гормональная регуляция в женском организме сложнее, чем в мужском. В организме женщины, в отличие от мужского, ежемесячно происходят циклические изменения, которые объединяются в одно понятие — менструальный цикл. Эти изменения затрагивают и яичники, в которых созревают яйцеклетки, и матку, в которой создаются условия для наступления беременности, и шейку матки, маточные трубы и молочные железы, и даже кожу и подкожную жировую клетчатку, в общем, все так называемые «органы-мишени».

Продолжительность менструального цикла в норме колеблется от 21 до 32-34 дней. Его началом (1-ым днем) считается начало кровотечения (менструации), которое обусловлено отторжением слизистого слоя матки (эндометрия). Продолжительность менструации (месячных) составляет 3-4 дня. Нормальный менструальный цикл должен быть регулярным.

Уже во время менструации начинает повышается уровень фолликулостимулирующего гормона. ФСГ стимулирует к росту сразу несколько фолликулов. Однако полной зрелости достигает, как правило, только один — доминантный фолликул. Перед овуляцией его диаметр увеличивается до 18-23 мм. Остальные, начавшие расти фолликулы, дегенерируют, то есть подвергаются обратному развитию. С первых дней менструального цикла постепенно увеличивается продукция гипофизом ЛГ. В середине менструального цикла происходит короткий выброс — пик секреции этого гормона в кровь. Под влиянием пика ЛГ в течение последующих 34-36 часов происходит окончательное созревание яйцеклетки, которое завершается разрывом фолликула и выходом яйцеклетки в брюшную полость, то есть овуляцией. По уровню ЛГ в крови или моче женщины можно довольно точно предсказать время овуляции. После овуляции под воздействием гонадотропинов из фолликула формируется желтое тело.

Пролактин поддерживает функцию желтого тела и отвечает за секрецию молока в молочных железах. При повышении его концентрации в яичниках тормозиться развитие фолликулов, может прекратиться овуляция.

ФСГ и ЛГ управляют секрецией половых гормонов в яичнике. Клетками растущего фолликула вырабатываются гормоны, называемые эстрогенами (от греч. oistrus — течка, состояние половой возбужденности у животных + genes — рождение, происхождение), основными из которых являются эстрадиол, эстриол и эстрон. Эстрогены определяют женский образ, влияют на развитие вторичных половых признаков. Под их воздействием развиваются молочные железы, происходит рост волос по женскому типу, формируется женское телосложение и тембр голоса.

У женщины в репродуктивном возрасте эстрогены ежемесячно готовят организм к возможной беременности. Во время менструации эндометрий — слизистая, выстилающая полость матки, резко истончается. Под влиянием все возрастающей продукции яичником эстрогенов эндометрий начинает пролиферировать, т.е. расти, утолщаться, в нем появляются железы, развиваются сосуды. Одновременно с этим эстрогены вызывают изменения в маточных трубах. Маточные трубы и реснички эпителия внутреннего слоя труб начинают определенным образом двигаться, способствуя току находящегося в них секрета от матки к ампулярному отделу маточной трубы, тем самым способствуя продвижению сперматозоидов в просвете трубы. Эстрогены снижают тонус мускулатуры шейки матки, в результате чего увеличивает диаметр шеечного канала. Его наружный зев начинает зиять. Под влиянием эстрогенов слизь в просвете канала разжижается и длинными нитями свисает во влагалище. Эти изменения наиболее выражены перед овуляцией, когда концентрация эстрогенов максимальная. Тем самым к моменту овуляции для сперматозоидов создаются самые благоприятные условия на пути к заветной яйцеклетке.

Главным гормоном желтого тела является прогестерон. Его иначе называют гормоном беременности. Продолжительность существования желтого тела будет зависеть от того, наступила беременность или нет. Под влиянием прогестерона железы эндометрия начинают активно вырабатывать и накапливать секрет, содержащий питательные вещества, необходимые для развития плодного яйца и эмбриона. После овуляции, под воздействием прогестерона, направление сокращений мускулатуры маточных труб и волнообразных движений реснитчатого эпителия меняется на противоположное направление, а именно — к матке. Так обеспечивается транспорт эмбриона в полость матки.

Если оплодотворение не произошло, то желтое тело, просуществовав около 2 недель, дегенерирует, и секреция прогестерона снижается до минимальной. Через 2-3 дня после падения уровня яичниковых гормонов приходит отторжение эндометрия, т.е. менструация, и начинается новый менструальный цикл.

Если же беременность наступает, желтое тело продолжает функционировать, говорят — оно «расцветает». Это происходит потому, что плодное яйцо выделяет в кровь матери специальный гормон, называемый хорионический (от греч. chorion — наружная оболочка плодного яйца) гонадотропин, который и стимулирует функциональную активность желтого тела. Так, сам зародыш влияет на материнский организм, стимулирует в нем процессы, обеспечивающие сохранение и развитие беременности.

Из сказанного выше легко и правильно заключить, что яичник — это мощная гормональная лаборатория. Конечно, тонкий механизм регуляции репродуктивных процессов может нарушаться, и тогда развивается недостаточность яичников. Она может проявляться в слабости, недостаточной гормональной активности фолликулов или желтого тела, что приводит к нарушению менструального цикла, бесплодию. При некоторых заболеваниях, например при поликистозе, яич-никовая лаборатория начинает вырабатывать мужские гормоны, что проявляется не только нарушением менструального цикла, но и появлением у женщины некоторых черт, свойственных мужчинам, например: рост волос на лице, огрубление голоса и др.

Источник