Nervna i humoralna regulacija tjelesnih funkcija. Humoralna i nervna regulacija tijela Endokrine žlijezde

Čovjek pripada biološkoj vrsti, stoga podliježe istim zakonima kao i ostali predstavnici životinjskog carstva. To vrijedi ne samo za procese koji se odvijaju u našim stanicama, tkivima i organima, već i za naše ponašanje – i individualno i društveno. Ne proučavaju ga samo biolozi i doktori, već i sociolozi, psiholozi i predstavnici drugih humanističkih disciplina. Koristeći obimni materijal, potkrepljujući ga primerima iz medicine, istorije, književnosti i slikarstva, autor analizira probleme na razmeđu biologije, endokrinologije i psihologije i pokazuje da se ljudsko ponašanje zasniva na biološkim mehanizmima, uključujući i hormonske. Knjiga pokriva teme kao što su stres, depresija, ritmovi života, psihološki tipovi i polne razlike, hormoni i čulo mirisa društveno ponašanje, ishrana i psiha, homoseksualnost, tipovi roditeljskog ponašanja itd. Zahvaljujući bogatom ilustrativnom materijalu, sposobnosti autora da jednostavno progovori o složenim stvarima i njegovom humoru, knjiga se čita sa nepokolebljivim zanimanjem.

Knjiga „Čekaj, ko vodi? Biologija ljudskog ponašanja i drugih životinja“ nagrađen je nagradom „Prosvjetitelj“ u kategoriji „Prirodne i egzaktne nauke“.

knjiga:

<<< Назад

Naprijed >>>

Razlike između nervne i humoralne regulacije

Dva sistema - nervni i humoralni - razlikuju se po sljedećim svojstvima.

prvo, neuronske regulacije svrsishodan. Signal duž nervnog vlakna dolazi do strogo određenog mjesta, do određenog mišića, ili do drugog nervnog centra, ili do žlijezde. Humoralni signal putuje kroz krvotok kroz cijelo tijelo. Da li će tkiva i organi reagovati na ovaj signal ili ne zavisi od prisustva u ćelijama ovih tkiva perceptivnog aparata - molekularnih receptora (vidi Poglavlje 3).

Drugo, nervni signal je brz, kreće se do drugog organa, odnosno do druge nervne ćelije, mišićne ćelije ili ćelije žlezde brzinom od 7 do 140 m/s, odgađajući prebacivanje sinapsi za samo jednu milisekundu. Zahvaljujući neuralnoj regulaciji, možemo nešto učiniti „u tren oka“. Sadržaj većine hormona u krvi raste samo nekoliko minuta nakon stimulacije, a može dostići maksimum tek nakon desetina minuta. Kao rezultat toga, najveći učinak hormona može se primijetiti nekoliko sati nakon jednokratnog izlaganja tijelu. Dakle, humoralni signal je spor.

Treće, nervni signal je kratak. Tipično, nalet impulsa uzrokovan stimulusom ne traje više od djelića sekunde. Ovo je tzv reakcija uključivanja. Sličan blic električna aktivnost u nervnim ganglijama se primjećuju kada stimulus prestane - reakcija gašenja.

Glavne razlike između nervne i humoralne regulacije su sljedeće: nervni signal je svrsishodan; nervni signal je brz; kratki nervni signal

Humoralni sistem vrši sporu toničnu regulaciju, tj. stalna izloženost na organima, podržavajući njihovu funkciju u određeno stanje. Nivo hormona može ostati povišen tokom celog trajanja stimulusa, a u nekim stanjima - i do nekoliko meseci. Takva uporna promjena u nivou aktivnosti nervnog sistema karakteristična je, po pravilu, za organizam sa poremećenim funkcijama.

Druga razlika, odnosno grupa razlika, između dva sistema regulacije funkcija je zbog činjenice da je proučavanje neuronske regulacije ponašanja privlačnije kada se provode istraživanja na ljudima. Najpopularnija metoda snimanja električnih polja je snimanje elektroencefalograma (EEG), odnosno električnih polja mozga. Njegova upotreba ne uzrokuje bol, dok je uzimanje krvi za proučavanje humoralnih faktora povezano s bolne senzacije. Strah koji mnogi ljudi doživljavaju dok čekaju injekciju može uticati i utiče na rezultate nekih testova. Pri ubadanju igle u tijelo postoji opasnost od infekcije, ali kod izvođenja EEG procedure ona je zanemarljiva. Konačno, EEG snimanje je isplativije. Ako određivanje biokemijskih parametara zahtijeva stalne novčane troškove za kupovinu kemijskih reagensa, tada je za provođenje dugoročnih i velikih EEG studija dovoljan veliki, ali jednokratni test. finansijsko ulaganje– za kupovinu elektroencefalografa.

Kao rezultat svih navedenih okolnosti, proučavanje humoralne regulacije ljudskog ponašanja provodi se uglavnom u klinikama, tj. nusproizvod terapijske mjere. Dakle, eksperimentalni podaci o učešću humoralnih faktora u organizaciji holističkog ponašanja zdrava osoba neuporedivo manje od eksperimentalnih podataka o nervnim mehanizmima. Pri proučavanju psihofizioloških podataka treba to imati na umu fiziološki mehanizmi osnovne psihološke reakcije nisu ograničene na EEG promene. U određenom broju slučajeva, ove promjene odražavaju samo mehanizme zasnovane na različitim, uključujući humoralne, procese. Na primjer, interhemisferna asimetrija - razlike u EEG snimcima lijevo i desna polovina glava - nastaje kao rezultat organizacionog uticaja polnih hormona.

<<< Назад

Naprijed >>>

Nervnu regulaciju vrši mozak i kičmena moždina preko nerava koji opskrbljuju sve organe našeg tijela. Tijelo je stalno pod utjecajem određenih iritacija. Tijelo na sve te iritacije reagira određenom aktivnošću ili, kako se kaže, funkcija tijela se prilagođava uvjetima okoline koja se stalno mijenja. Dakle, smanjenje temperature zraka praćeno je ne samo sužavanjem krvnih žila, već i povećanjem metabolizma u stanicama i tkivima i, posljedično, povećanjem stvaranja topline.

Zahvaljujući tome, uspostavlja se određena ravnoteža između prijenosa topline i stvaranja topline, ne dolazi do hipotermije tijela, a tjelesna temperatura ostaje konstantna. Iritacija usnih pupoljaka okusa hranom uzrokuje oslobađanje pljuvačke i drugih probavnih sokova, pod čijim utjecajem se hrana probavlja. Zahvaljujući tome, potrebne tvari ulaze u stanice i tkiva, te se uspostavlja određena ravnoteža između disimilacije i asimilacije. Ovaj princip se koristi za regulaciju drugih tjelesnih funkcija.

Nervna regulacija je refleksivnog karaktera. Iritacije percipiraju receptori. Rezultirajuća ekscitacija od receptora prenosi se duž aferentnih (osjetnih) nerava u centralni nervni sistem, a odatle duž eferentnih (motornih) nerava - do organa koji vrše određene aktivnosti. Takve reakcije tijela na podražaje koje se odvijaju kroz centralni nervni sistem nazivaju se refleksi. Put kojim se ekscitacija prenosi tokom refleksa naziva se refleksni luk.

Refleksi su različiti. I.P. Pavlov je sve reflekse podelio na bezuslovne i uslovne. Bezuslovni refleksi su urođeni refleksi koji se nasljeđuju. Primjeri takvih refleksa su vazomotorni refleksi (konstrikcija ili proširenje krvnih žila kao odgovor na iritaciju kože hladnoćom ili toplinom), refleks salivacije (lučenje sline kada je iritirana pupoljci ukusa hrana) i mnoge druge.

Humoralna regulacija (Humor - tekućina) se provodi kroz krv i druge različite hemijske supstance koje čine unutrašnju sredinu organizma. Primjeri takvih supstanci su hormoni koje luče endokrine žlijezde i vitamini koji u organizam ulaze hranom. Hemikalije se raznose krvlju kroz tijelo i utječu na različite funkcije, posebno na metabolizam stanica i tkiva. Štaviše, svaka tvar utječe na određeni proces koji se odvija u određenom organu.

Na primjer, u stanju prije lansiranja, kada je intenzivan stres od vježbanja, endokrine žlijezde (nadbubrežne žlijezde) luče poseban hormon, adrenalin, u krv, koji pojačava aktivnost kardiovaskularnog sistema.

Nervni sistem reguliše aktivnosti tela putem bioelektričnih impulsa. Glavni nervni procesi su ekscitacija i inhibicija koji se javljaju u nervnim ćelijama. Ekscitacija je aktivno stanje nervnih ćelija kada one same prenose ili usmeravaju nervne impulse na druge ćelije: nervne, mišićne, žljezdane i druge. Inhibicija je stanje nervnih ćelija kada je njihova aktivnost usmerena na obnovu. Spavanje je, na primjer, stanje nervnog sistema kada je velika većina nervnih ćelija u centralnom nervnom sistemu inhibirana.

Nervni i humoralni mehanizmi regulacije funkcija su međusobno povezani. Dakle, nervni sistem regulaciono djeluje na organe ne samo direktno preko nerava, već i preko endokrinih žlijezda, mijenjajući intenzitet stvaranja hormona u tim organima i njihov ulazak u krv. Zauzvrat, mnogi hormoni i druge supstance utiču na nervni sistem.

Međusobnu koordinaciju nervnih i humoralnih reakcija osigurava centralno nervni sistem.

U živom organizmu, nervni i humoralna regulacija razne funkcije odvija se po principu samoregulacije, tj. automatski. Po ovom principu regulacije krvni pritisak se održava na određenom nivou, sastav i fizička i hemijska svojstva krv, limfa i tkivna tečnost, telesna temperatura, metabolizam, aktivnost srca, disajnih i drugih sistema i organa menjaju se u strogo koordinisanom redosledu.

Zahvaljujući tome, održavaju se određeni relativno konstantni uslovi u kojima se odvija aktivnost ćelija i tkiva organizma, odnosno održava se konstantnost unutrašnje sredine.

Dakle, ljudsko tijelo je jedinstveno, holističko, samoregulirajuće i samorazvijajuće biološki sistem, koji ima određene rezervne mogućnosti. Istovremeno, morate znati da se sposobnost obavljanja fizičkog i mentalnog rada može višestruko povećati, a da zapravo nema ograničenja u svom razvoju.

Najvažniji koncepti teorije fiziološke regulacije.

Prije razmatranja mehanizama neurohumoralne regulacije, zadržimo se na najvažnijim konceptima ovog odjeljka fiziologije. Neke od njih razvila je kibernetika. Poznavanje ovakvih pojmova olakšava razumijevanje regulacije fizioloških funkcija i rješavanje niza problema u medicini.

Fiziološka funkcija- ispoljavanje vitalne aktivnosti organizma ili njegovih struktura (ćelije, organi, sistemi ćelija i tkiva), u cilju očuvanja života i sprovođenja genetski i društveno određenih programa.

Sistem- skup elemenata u interakciji koji obavljaju funkciju koju ne može izvršiti jedan pojedinačni element.

Element - strukturalne i funkcionalna jedinica sistemima.

Signal - razne vrste materije i energije koje prenose informacije.

Informacije informacije, poruke koje se prenose komunikacijskim kanalima i percipiraju od strane tijela.

Stimulus- faktor vanjskog ili unutrašnjeg okruženja, čiji utjecaj na receptorske formacije tijela uzrokuje promjene u vitalnim procesima. Podražaji se dijele na adekvatne i neadekvatne. Ka percepciji adekvatne stimulacije Tjelesni receptori se prilagođavaju i aktiviraju uz vrlo nisku energiju faktora utjecaja. Na primjer, za aktiviranje retinalnih receptora (štapića i čunjića) dovoljno je 1-4 kvanta svjetlosti. Neadekvatno su iritansi,čijoj percepciji nisu prilagođeni osjetljivi elementi tijela. Na primjer, čunjići i štapići retine nisu prilagođeni da percipiraju mehaničke utjecaje i ne pružaju osjet čak ni uz značajnu silu na njih. Samo uz vrlo jaku silu udara (udara) mogu se aktivirati i javiti osjećaj svjetlosti.

Podražaji se također dijele prema svojoj snazi ​​na podpragovne, pragove i nadpragovne. Force stimulansi ispod praga nije dovoljan da izazove zabilježenu reakciju tijela ili njegovih struktura. Prag stimulansa naziva se onaj čija je minimalna snaga dovoljna da proizvede izraženu reakciju. Superpragovi stimulansi imaju veću snagu od stimulansa praga.

Podražaj i signal su slični, ali ne i jednoznačni koncepti. Isti stimulans može imati različita značenja signala. Na primjer, škripa zeca može biti signal upozorenja na opasnost od rođaka, ali za lisicu isti zvuk je signal mogućnosti dobivanja hrane.

iritacija - uticaj faktora sredine ili unutrašnje sredine na strukture tela. Treba napomenuti da se u medicini izraz "iritacija" ponekad koristi u drugom smislu - da označi odgovor tijela ili njegovih struktura na djelovanje iritansa.

Receptori molekularne ili ćelijske strukture koje percipiraju djelovanje vanjskih ili unutrašnjih faktora okoline i prenose informaciju o vrijednosti signala stimulusa na sljedeće veze u regulacionom kolu.

Koncept receptora se razmatra sa dva stajališta: sa molekularno biološke i morfofunkcionalne. U potonjem slučaju govorimo o senzornim receptorima.

WITH molekularno biološki sa stanovišta, receptori su specijalizovani proteinski molekuli ugrađeni u ćelijsku membranu ili smešteni u citosolu i jezgru. Svaki tip takvog receptora je sposoban za interakciju samo sa strogo definiranim signalnim molekulima - ligandi. Na primjer, za takozvane adrenoreceptore, ligandi su molekuli hormona adrenalina i norepinefrina. Takvi receptori su ugrađeni u membrane mnogih ćelija u telu. Uloga liganada u tijelu se obavlja biološki aktivne supstance: hormoni, neurotransmiteri, faktori rasta, citokini, prostaglandini. Oni obavljaju svoju signalnu funkciju dok su prisutni u biološkim tekućinama u vrlo niskim koncentracijama. Na primjer, sadržaj hormona u krvi nalazi se u rasponu od 10 -7 -10" 10 mol/l.

WITH morfofunkcionalni sa stanovišta, receptori (senzorni receptori) su specijalizovane ćelije ili nervni završeci, čija je funkcija da percipiraju dejstvo nadražaja i obezbede pojavu ekscitacije u nervnim vlaknima. U ovom shvatanju, termin "receptor" se najčešće koristi u fiziologiji kada mi pričamo o tome o propisima koje obezbeđuje nervni sistem.

Zove se skup senzornih receptora istog tipa i područje tijela u kojem su koncentrisani receptorsko polje.

Funkciju senzornih receptora u tijelu obavljaju:

specijalizovanih nervnih završetaka. Mogu biti slobodni, bez omotača (na primjer, receptori za bol u koži) ili obloženi (na primjer, taktilni receptori na koži);

specijalizovana nervne celije(neurosenzorne ćelije). Kod ljudi, takve senzorne ćelije su prisutne u epitelnom sloju koji oblaže površinu nosne šupljine; obezbeđuju percepciju mirisnih supstanci. U retini oka, neurosenzorne ćelije su predstavljene čunjevima i štapićima, koji percipiraju svjetlosne zrake;

3) specijalizovane epitelne ćelije su ćelije koje se razvijaju iz epitelnog tkiva koje je steklo visoka osjetljivost na djelovanje određenih vrsta podražaja i može prenijeti informacije o tim nadražajima do nervnih završetaka. Takvi receptori su prisutni u unutrasnje uho, okusni pupoljci jezika i vestibularnog aparata, koji pružaju mogućnost percepcije zvučnih valova, senzacije ukusa, položaj i kretanje tijela.

Regulativa stalno praćenje i neophodna korekcija funkcionisanja sistema i njegovih pojedinačnih struktura u cilju postizanja korisnog rezultata.

Fiziološka regulacija- proces koji osigurava očuvanje relativna postojanost ili promjena u željenom smjeru pokazatelja homeostaze i vitalnih funkcija tijela i njegovih struktura.

Fiziološku regulaciju vitalnih funkcija tijela karakteriziraju sljedeće karakteristike.

Dostupnost zatvorenih kontrolnih petlji. Najjednostavniji regulacioni krug (slika 2.1) uključuje sljedeće blokove: podesivi parametar(na primjer, nivo glukoze u krvi, krvni pritisak),kontrolni uređaj- u cijelom organizmu to je nervni centar, u posebnoj ćeliji je genom, efektori- organi i sistemi koji pod uticajem signala iz kontrolnog uređaja menjaju svoj rad i direktno utiču na vrednost kontrolisanog parametra.

Interakcija pojedinačnih funkcionalnih blokova takvog regulacionog sistema vrši se direktnim i povratne informacije. Direktnim komunikacijskim kanalima informacije se prenose od kontrolnog uređaja do efektora, a putem povratnih kanala - od receptora (senzora) koji upravljaju

Rice. 2.1. Upravljački krug zatvorene petlje

određivanje vrijednosti kontroliranog parametra - do kontrolnog uređaja (na primjer, od receptora skeletnih mišića - do kičmene moždine i mozga).

Dakle, povratna sprega (u fiziologiji se naziva i reverzna aferentacija) osigurava da kontrolni uređaj primi signal o vrijednosti (stanju) kontroliranog parametra. Omogućuje kontrolu nad odgovorom efektora na kontrolni signal i rezultat akcije. Na primjer, ako je svrha pokreta ruke osobe bila otvaranje udžbenika fiziologije, tada se povratna informacija provodi provođenjem impulsa duž aferentnih nervnih vlakana od očne receptore, kože i mišića do mozga. Takvi impulsi pružaju mogućnost praćenja pokreta ruku. Zahvaljujući tome, nervni sistem može ispraviti kretanje kako bi postigao željeni rezultat akcije.

Uz pomoć povratne sprege (obrnute aferentacije), regulacijski krug se zatvara, njegovi elementi se kombinuju u zatvoreni krug - sistem elemenata. Samo u prisustvu zatvorene kontrolne petlje moguće je provesti stabilnu regulaciju parametara homeostaze i adaptivnih reakcija.

Povratne informacije se dijele na negativne i pozitivne. U tijelu je ogroman broj povratnih informacija negativan. To znači da, pod uticajem informacija koje pristižu njihovim kanalima, regulatorni sistem vraća devijantni parametar na njegovu prvobitnu (normalnu) vrednost. Dakle, negativna povratna sprega je neophodna da bi se održala stabilnost nivoa regulisanog indikatora. Nasuprot tome, pozitivna povratna sprega doprinosi promjeni vrijednosti kontroliranog parametra, prenoseći je na novi nivo. Dakle, na početku intenzivne mišićne aktivnosti impulsi iz receptora skeletnih mišića doprinose razvoju arterijskog krvnog pritiska.

Funkcionisanje neurohumoralnih regulatornih mehanizama u tijelu nije uvijek usmjereno samo na održavanje homeostatskih konstanti na nepromijenjenom, strogo stabilnom nivou. U nekim slučajevima je za organizam od vitalnog značaja da regulatorni sistemi preurede svoj rad i promene vrednost homeostatske konstante, promene takozvanu „set point” regulisanog parametra.

Postavka(engleski) set lopta). Ovo je nivo regulisanog parametra na kojem regulatorni sistem nastoji da održi vrednost ovog parametra.

Razumijevanje prisutnosti i smjera promjena u postavljenoj tački homeostatske regulative pomaže da se utvrdi uzrok patoloških procesa u tijelu, predvidi njihov razvoj i pronađe na pravi način tretman i prevencija.

Razmotrimo ovo na primjeru procjene temperaturnih reakcija tijela. Čak i kada je osoba zdrava, temperatura jezgra tela tokom dana varira između 36°C i 37°C, a u večernjim satima je bliža 37°C, noću i rano ujutro - do 36 ° C. Ovo ukazuje na prisustvo cirkadijalnog ritma u promjenama vrijednosti zadane vrijednosti termoregulacije. Ali prisustvo promjena u zadanoj vrijednosti osnovne tjelesne temperature kod brojnih ljudskih bolesti je posebno evidentno. Na primjer, razvojem zaraznih bolesti, termoregulatorni centri nervnog sistema dobijaju signal o pojavi bakterijskih toksina u organizmu i preuređuju svoj rad tako da povećaju nivo telesne temperature. Ova reakcija tijela na unošenje infekcije razvija se filogenetski. Korisno je jer kada povišena temperatura Imuni sistem aktivnije funkcioniše, a uslovi za razvoj infekcije se pogoršavaju. Zbog toga se antipiretici ne smiju uvijek propisivati ​​kada se razvije groznica. Ali kako veoma visoka osnovna tjelesna temperatura (više od 39 °C, posebno kod djece) može biti opasna za organizam (prvenstveno u smislu oštećenja nervnog sistema), liječnik mora donijeti individualnu odluku u svakom pojedinačnom slučaju. Ako se pri tjelesnoj temperaturi od 38,5 - 39°C pojave znaci kao što su drhtanje mišića, drhtavica, kada se osoba umota u ćebe i pokuša zagrijati, onda je jasno da mehanizmi termoregulacije nastavljaju mobilizirati sve izvore. proizvodnje toplote i metoda održavanja toplote u telu. To znači da zadana tačka još nije dostignuta i da će u bliskoj budućnosti tjelesna temperatura porasti, dostižući opasne granice. Ali ako se na istoj temperaturi pacijent razvija obilno znojenje, tremor mišića je nestao i otvara se, onda je jasno da je zadata tačka već dostignuta i termoregulacioni mehanizmi će sprečiti dalje povećanje temperature. U takvoj situaciji, ljekar se u nekim slučajevima može suzdržati od propisivanja antipiretika određeno vrijeme.

Nivoi regulatornih sistema. Razlikuju se sljedeći nivoi:

subćelijski (na primjer, samoregulacija lanaca biohemijskih reakcija kombinovanih u biohemijske cikluse);

ćelijski - regulacija unutar ćelijskih procesa uz pomoć biološki aktivnih supstanci (autokrinih) i metabolita;

tkiva (parakrinija, kreativne veze, regulacija interakcije ćelija: adhezija, udruživanje u tkivo, sinhronizacija deobe i funkcionalne aktivnosti);

organ - samoregulacija pojedinih organa, njihovo funkcioniranje u cjelini. Takve regulacije provode se kako zahvaljujući humoralnim mehanizmima (parakrinija, kreativne veze) tako i nervnim ćelijama čija se tijela nalaze u intraorganskim autonomnim ganglijama. Ovi neuroni u interakciji formiraju refleksne lukove unutar organa. Istovremeno, preko njih se ostvaruju i regulatorni uticaji centralnog nervnog sistema na unutrašnje organe;

regulaciju homeostaze organizma, integritet organizma, formiranje regulatornih funkcionalnih sistema koji obezbeđuju odgovarajuće bihevioralne reakcije, prilagođavanje tijela promjenama uslova okoline.

Dakle, postoji mnogo nivoa regulatornih sistema u telu. Najjednostavniji sistemi tijela kombiniraju se u složenije koji mogu obavljati nove funkcije. Gde jednostavni sistemi, po pravilu se povinuju upravljačkim signalima iz složenijih sistema. Ova podređenost se naziva hijerarhijom regulatornih sistema.

Mehanizmi za implementaciju ovih propisa biće detaljnije razmotreni u nastavku.

Jedinstvo i karakteristične karakteristike nervnu i humoralnu regulaciju. Mehanizmi regulacije fizioloških funkcija tradicionalno se dijele na nervne i humoralne

su različiti, iako u stvarnosti čine jedinstveni regulatorni sistem koji osigurava održavanje homeostaze i adaptivne aktivnosti organizma. Ovi mehanizmi imaju brojne veze kako na nivou funkcionisanja nervnih centara tako i u prenošenju signalnih informacija do efektorskih struktura. Dovoljno je reći da kada se najjednostavniji refleks implementira kao elementarni mehanizam nervne regulacije, prijenos signala iz jedne ćelije u drugu vrši se preko humoralnih faktora - neurotransmitera. Osjetljivost senzornih receptora na djelovanje podražaja i funkcionalno stanje neurona mijenja se pod utjecajem hormona, neurotransmitera, niza drugih biološki aktivnih supstanci, kao i najjednostavnijih metabolita i mineralnih jona (K + Na + CaCI -) . Zauzvrat, nervni sistem može pokrenuti ili ispraviti humoralne regulacije. Humoralna regulacija u tijelu je pod kontrolom nervnog sistema.

Osobine nervne i humoralne regulacije u organizmu. Humoralni mehanizmi su filogenetski drevniji, prisutni su čak i kod jednoćelijskih životinja i dobijaju veliku raznolikost kod višećelijskih životinja, a posebno kod ljudi.

Nervni regulatorni mehanizmi formirani su filogenetski kasnije i formiraju se postepeno u ljudskoj ontogenezi. Takva regulacija je moguća samo u višećelijskim strukturama koje imaju nervne ćelije koje su spojene u nervne lance i čine refleksne lukove.

Humoralna regulacija se vrši raspodjelom signalnih molekula u tjelesnim tekućinama po principu „svi, svi, svi“ ili principu „radio komunikacije“

Nervna regulacija se provodi po principu “pismo s adresom”, odnosno “telegrafska komunikacija” prenosi se od nervnih centara do strogo određenih struktura, na primjer, do tačno određenih mišićnih vlakana ili njihovih grupa u određenom mišiću. Samo u ovom slučaju mogući su ciljani, koordinirani ljudski pokreti.

Humoralna regulacija se, po pravilu, odvija sporije od nervne regulacije. Brzina prenosa signala (akcioni potencijal) u brzim nervnim vlaknima dostiže 120 m/s, dok brzina transporta signalnog molekula

protok krvi u arterijama je otprilike 200 puta manji, a u kapilarama - hiljadama puta manji.

Dolazim nervnog impulsa na efektorni organ gotovo trenutno izaziva fiziološki učinak (na primjer, kontrakciju skeletnog mišića). Reakcija na mnoge hormonske signale je sporija. Na primjer, manifestacija odgovora na djelovanje hormona štitne žlijezde i kore nadbubrežne žlijezde javlja se nakon desetina minuta, pa čak i sati.

Humoralni mehanizmi su od primarnog značaja u regulaciji metaboličkih procesa, brzine ćelijska dioba, rast i specijalizacija tkiva, pubertet, adaptacija na promenljive uslove sredine.

Nervni sistem u zdravo telo utiče na sve humoralne propise i koriguje ih. Istovremeno, nervni sistem ima svoje specifične funkcije. Reguliše životne procese koji zahtevaju brze reakcije, obezbeđuje percepciju signala koji dolaze sa senzornih receptora čula, kože i unutrašnjih organa. Reguliše tonus i kontrakcije skeletnih mišića, koji osiguravaju održavanje držanja i kretanje tijela u prostoru. Nervni sistem osigurava ispoljavanje takvih mentalnih funkcija kao što su osjet, emocije, motivacija, pamćenje, mišljenje, svijest, te regulira reakcije ponašanja u cilju postizanja korisnog adaptivnog rezultata.

I pored funkcionalnog jedinstva i brojnih međuodnosa nervnih i humoralnih regulacija u organizmu, radi lakšeg proučavanja mehanizama implementacije ovih propisa, razmotrićemo ih posebno.

Karakteristike mehanizama humoralne regulacije u organizmu. Humoralna regulacija se provodi putem prijenosa signala korištenjem biološki aktivnih tvari kroz tekući medij tijela. Biološki aktivne supstance u organizmu uključuju: hormone, neurotransmitere, prostaglandine, citokine, faktore rasta, endotel, azot oksid i niz drugih materija. Za obavljanje svoje signalne funkcije dovoljna je vrlo mala količina ovih supstanci. Na primjer, hormoni obavljaju svoju regulatornu ulogu kada je njihova koncentracija u krvi u rasponu od 10 -7 -10 0 mol/l.

Humoralna regulacija se dijeli na endokrinu i lokalnu.

Endokrina regulacija provode se zahvaljujući radu endokrinih žlijezda, koje su specijalizirani organi koji luče hormone. Hormoni- proizvedene biološki aktivne supstance endokrine žlezde, koji se prenosi krvlju i ima specifične regulatorne efekte na vitalnu aktivnost ćelija i tkiva. Posebnost endokrine regulacije je da endokrine žlijezde luče hormone u krv i na taj način se te tvari dopremaju do gotovo svih organa i tkiva. Međutim, odgovor na djelovanje hormona može se javiti samo na dijelu onih stanica (meta) čije membrane, citosol ili jezgro sadrže receptore za odgovarajući hormon.

Prepoznatljiva karakteristika lokalna humoralna regulacija je da biološki aktivne tvari koje proizvodi stanica ne ulaze u krvotok, već djeluju na ćeliju koja ih proizvodi i njeno neposredno okruženje, šireći se difuzijom kroz međućelijsku tekućinu. Takve regulacije se dijele na regulaciju metabolizma u ćeliji zbog metabolita, autokrin, parakrin, jukstakrin i interakcije kroz međućelijske kontakte.

Regulacija metabolizma u ćeliji zbog metabolita. Metaboliti su konačni i međuproizvodi metaboličkih procesa u ćeliji. Učešće metabolita u regulaciji ćelijskih procesa je zbog prisustva u metabolizmu lanaca funkcionalno povezanih biohemijskih reakcija – biohemijskih ciklusa. Karakteristično je da već u takvim biohemijskim ciklusima postoje glavni znaci biološke regulacije, prisustvo zatvorene regulacione petlje i negativna povratna sprega koja osigurava zatvaranje ove petlje. Na primjer, lanci takvih reakcija koriste se u sintezi enzima i tvari uključenih u stvaranje adenozin trifosforne kiseline (ATP). ATP je supstanca u kojoj se akumulira energija, koju ćelije lako koriste za različite vitalne procese: kretanje, sintezu organska materija, rast, transport supstanci kroz ćelijske membrane.

Autokrini mehanizam. Sa ovom vrstom regulacije, signalni molekul sintetiziran u ćeliji izlazi

r t receptor Endokrini

O? m ooo

Augocrinia Paracrinia Juxtacrinia t

Rice. 2.2. Vrste humoralne regulacije u tijelu

ćelijsku membranu u međućelijsku tekućinu i vezuje se za receptor na vanjskoj površini membrane (slika 2.2). Na taj način stanica reagira na signalni molekul koji se u njoj sintetizira – ligand. Vezanje liganda za receptor na membrani izaziva aktivaciju ovog receptora i pokreće čitav niz biohemijskih reakcija u ćeliji, koje osiguravaju promjenu njene vitalne aktivnosti. Autokrinu regulaciju često koriste ćelije imunog i nervnog sistema. Ovaj autoregulatorni put je neophodan za održavanje stabilnog nivoa lučenja određenih hormona. Na primjer, u sprječavanju prekomjernog lučenja inzulina od strane P-ćelija pankreasa, važan je inhibitorni učinak hormona koji one luče na aktivnost ovih stanica.

Parakrini mehanizam. Obavljaju ga signalni molekuli koji luče ćelije koje ulaze u međućelijsku tečnost i utiču na vitalnu aktivnost susednih ćelija (slika 2.2). Prepoznatljiva karakteristika Ova vrsta regulacije je da u prijenosu signala postoji faza difuzije molekula liganda kroz međućelijsku tekućinu iz jedne ćelije u druge susjedne ćelije. Dakle, ćelije pankreasa koje luče insulin utiču na ćelije ove žlezde koje luče drugi hormon, glukagon. Faktori rasta i interleukini utiču na deobu ćelija, prostaglandini - na tonus glatke mišiće, mobilizacija Ca 2+ Ova vrsta signalizacije je važna u regulaciji rasta tkiva tokom embrionalnog razvoja, zacjeljivanju rana, za rast oštećenih nervnih vlakana i u prijenosu ekscitacije na sinapsama.

Nedavne studije su pokazale da neke ćelije (posebno nervne) moraju stalno primati specifične signale kako bi održale svoje vitalne funkcije.

L1 iz susjednih ćelija. Među ovim specifičnim signalima posebno su važne supstance koje se nazivaju faktori rasta (NGF). Uz produženo odsustvo izloženosti ovim signalnim molekulima, nervne ćelije pokreću program samouništenja. Takav mehanizam ćelijska smrt pozvao apoptoza.

Parakrina regulacija se često koristi istovremeno sa autokrinom regulacijom. Na primjer, prilikom prijenosa ekscitacije na sinapsama, signalni molekuli koje oslobađa nervni završetak ne vezuju se samo za receptore susjedne ćelije (na postsinaptičkoj membrani), već i za receptore na membrani iste ćelije. nervni završetak(tj. presinaptička membrana).

Jukstakrini mehanizam. Izvodi se prenošenjem signalnih molekula direktno iz vanjska površina membranu jedne ćelije na membranu druge. Ovo se dešava pod uslovom direktnog kontakta (pričvršćivanje, adhezivno spajanje) membrana dve ćelije. Takvo vezivanje nastaje, na primjer, tokom interakcije leukocita i trombocita sa endotelom krvnih kapilara na mjestu gdje se nalazi upalni proces. Na membranama koje oblažu kapilare ćelija, na mestu upale, pojavljuju se signalni molekuli koji se vezuju za receptore određenih vrsta leukocita. Ova veza dovodi do aktivacije vezivanja leukocita za površinu krvni sud. To može biti praćeno cijelim kompleksom bioloških reakcija koje osiguravaju prijelaz leukocita iz kapilare u tkivo i njihovo suzbijanje upalne reakcije.

Interakcije putem međućelijskih kontakata. Izvode se preko intermembranskih veza (umetnuti diskovi, neksusi). Konkretno, prijenos signalnih molekula i nekih metabolita kroz praznine - neksuse - je vrlo čest. Kada se formiraju neksusi, posebni proteinski molekuli (koneksoni) ćelijske membrane se kombinuju u grupe od 6 tako da formiraju prsten sa porama unutra. Na membrani susjedne ćelije (točno suprotno) formira se ista prstenasta formacija s porama. Dvije centralne pore se spajaju i formiraju kanal koji prodire kroz membrane susjednih stanica. Širina kanala je dovoljna za prolaz mnogih biološki aktivnih supstanci i metabolita. Ca 2+ joni, koji su moćni regulatori intracelularnih procesa, slobodno prolaze kroz neksuse.

Zbog svoje visoke električne provodljivosti, neksusi doprinose širenju lokalnih struja između susjednih stanica i formiranju funkcionalnog jedinstva tkiva. Takve interakcije su posebno izražene u ćelijama srčanog mišića i glatkih mišića. Kršenje stanja međućelijskih kontakata dovodi do srčane patologije,

smanjenje tonusa vaskularnih mišića, slabost kontrakcije materice i promjene niza drugih propisa.

Međućelijski kontakti koji služe za jačanje fizičke veze između membrana nazivaju se čvrsti spojevi i adhezioni pojasevi. Takvi kontakti mogu imati oblik kružnog pojasa koji prolazi između bočnih površina ćelije. Zbijanje i povećanje čvrstoće ovih zglobova osigurava se vezivanjem proteina miozina, aktinina, tropomiozina, vinkulina itd. na površinu membrane. Čvrsti spojevi doprinose ujedinjenju ćelija u tkivo, njihovoj adheziji i otpornosti tkiva mehaničko naprezanje. Oni su također uključeni u formiranje barijernih formacija u tijelu. Čvrsti spojevi posebno su izraženi između endotela koji oblaže žile mozga. Oni smanjuju propusnost ovih sudova za supstance koje cirkulišu u krvi.

U svim humoralnim regulacijama koje se sprovode uz učešće specifičnih signalnih molekula, važnu ulogu igraju stanične i intracelularne membrane. Stoga je za razumijevanje mehanizma humoralne regulacije potrebno poznavati elemente fiziologije ćelijskih membrana.

Rice. 2.3. Dijagram strukture stanične membrane

Transportni protein

(sekundarno aktivan

transport)

Membranski protein

PKC protein

Dvostruki sloj fosfolipida

Antigeni

Ekstracelularna površina

Intracelularno okruženje

Osobine strukture i svojstva ćelijskih membrana. Sve ćelijske membrane karakteriše jedan princip strukture (slika 2.3). Baziraju se na dva sloja lipida (molekule masti, od kojih su većina fosfolipidi, ali postoje i holesterol i glikolipidi). Membranski lipidni molekuli imaju glavu (područje koje privlači vodu i ima tendenciju interakcije s njom, naziva se vodič

rofilan) i rep, koji je hidrofoban (odbija molekule vode i izbjegava njihovu blizinu). Kao rezultat ove razlike u svojstvima glave i repa molekula lipida, potonji se, kada udare u površinu vode, redaju u redove: glava do glave, rep do rep i formiraju dvostruki sloj u kojem hidrofilni glave su okrenute prema vodi, a hidrofobni repovi jedan prema drugom. Repovi se nalaze unutar ovog dvostrukog sloja. Prisutnost lipidnog sloja stvara zatvoreni prostor, izoluje citoplazmu od okolne vodene sredine i stvara prepreku prolazu vode i u njoj rastvorljivih materija kroz staničnu membranu. Debljina takvog lipidnog dvosloja je oko 5 nm.

Membrane takođe sadrže proteine. Njihovi molekuli su 40-50 puta veći po zapremini i masi od molekula membranskih lipida. Zbog proteina debljina membrane doseže -10 nm. Uprkos činjenici da su ukupne mase proteina i lipida u većini membrana gotovo jednake, broj proteinskih molekula u membrani je desetine puta manji od molekula lipida. Obično se proteinski molekuli nalaze odvojeno. Čini se da su otopljeni u membrani, mogu se kretati i mijenjati svoj položaj u njoj. To je bio razlog zašto je membranska struktura nazvana tečni mozaik. Molekuli lipida se također mogu kretati duž membrane, pa čak i skakati s jednog sloja lipida na drugi. Posljedično, membrana ima znakove fluidnosti i istovremeno ima svojstvo samosastavljanja i može se obnoviti nakon oštećenja zbog sposobnosti molekula lipida da se postroje u dvostruki lipidni sloj.

Molekuli proteina mogu prodrijeti kroz cijelu membranu tako da njihovi krajnji dijelovi strše izvan njenih poprečnih granica. Takvi proteini se nazivaju transmembranski ili integral. Postoje i proteini koji su samo djelimično uronjeni u membranu ili se nalaze na njenoj površini.

Proteini stanične membrane obavljaju brojne funkcije. Za obavljanje svake funkcije, genom ćelije osigurava pokretanje sinteze određenog proteina. Čak iu relativno jednostavnoj membrani crvenih krvnih zrnaca postoji oko 100 različitih proteina. Među bitne funkcije membranski proteini su zabeleženi: 1) receptor - interakcija sa signalnim molekulima i prenos signala u ćeliju; 2) transport - prenos supstanci preko membrana i obezbeđivanje razmene između citosola i okruženje. Postoji nekoliko vrsta proteinskih molekula (translokaza) koje obezbjeđuju transmembranski transport. Među njima su i proteini koji formiraju kanale koji prodiru kroz membranu i kroz njih dolazi do difuzije određenih supstanci između citosola i ekstracelularnog prostora. Takvi kanali su najčešće ionsko selektivni, tj. omogućavaju prolaz jonima samo jedne supstance. Postoje i kanali čija je selektivnost manja, na primjer, propuštaju jone Na+ i K+, K+ i C1~ jone. Postoje i proteini nosači koji osiguravaju transport tvari kroz membranu mijenjajući njen položaj u ovoj membrani; 3) adhezivni - proteini zajedno sa ugljenim hidratima učestvuju u adheziji (adhezija, lepljenje ćelija tokom imunoloških reakcija, udruživanje ćelija u slojeve i tkiva); 4) enzimski - neki proteini ugrađeni u membranu deluju kao katalizatori biohemijskih reakcija, čija je pojava moguća samo u kontaktu sa ćelijskim membranama; 5) mehanički - proteini obezbeđuju čvrstoću i elastičnost membrana, njihovu vezu sa citoskeletom. Na primjer, u eritrocitima tu ulogu igra proteinski spektrin, koji je u obliku mrežaste strukture vezan za unutrašnju površinu membrane eritrocita i ima veze s intracelularnim proteinima koji čine citoskelet. To daje crvenim krvnim stanicama elastičnost, sposobnost promjene i vraćanja oblika prilikom prolaska kroz krvne kapilare.

Ugljikohidrati čine samo 2-10% mase membrane, njihova količina varira u različitim ćelijama. Zahvaljujući ugljikohidratima dolazi do određenih vrsta međustaničnih interakcija, oni sudjeluju u ćelijskom prepoznavanju stranih antigena i zajedno s proteinima stvaraju jedinstvenu antigenu strukturu površinske membrane vlastite stanice. Po takvim antigenima ćelije se međusobno prepoznaju, ujedinjuju u tkivo i kratko vrijeme drže zajedno kako bi prenijeli signalne molekule. Spojevi proteina sa šećerima nazivaju se glikoproteini. Ako se ugljikohidrati kombiniraju s lipidima, tada se takve molekule nazivaju glikolipidi.

Zahvaljujući interakciji supstanci uključenih u membranu i relativnom redoslijedu njihovog rasporeda, stanična membrana dobiva niz svojstava i funkcija koje se ne mogu svesti na jednostavan zbir svojstava tvari koje je formiraju.

Funkcije ćelijskih membrana i mehanizmi njihove implementacije

Do glavnogfunkcije ćelijskih membrana odnosi se na stvaranje ljuske (barijere) koja odvaja citosol od

^stiskanje okruženje, I definisanje granica I oblik ćelije o obezbeđivanju međućelijskih kontakata, u pratnji; panika membrane (adhezija). Međućelijska adhezija je važna ° Ujedinjujem ćelije istog tipa u tkivo, oblik hematički barijere, provođenje imunoloških reakcija; I interakcija s njima, kao i prijenos signala u ćeliju; 4) obezbeđivanje membranskih proteina-enzima za katalizu biohemije reakcije, ide u sloj blizu membrane. Neki od ovih proteina djeluju i kao receptori. Vezivanje liganda pomoću stakim receptora aktivira njegova enzimska svojstva; 5) osiguranje polarizacije membrane, stvaranje razlike električni potencijali između eksternih I interni strana membrane; 6) stvaranje imunološke specifičnosti ćelije zbog prisustva antigena u strukturi membrane. Ulogu antigena, u pravilu, obavljaju dijelovi proteinskih molekula koji strše iznad površine membrane i pridruženih molekula ugljikohidrata. Imunološka specifičnost je važna pri kombinovanju ćelija u tkivo i interakciji sa ćelijama koje vrše imunološki nadzor u telu; 7) obezbeđivanje selektivne permeabilnosti supstanci kroz membranu i njihovog transporta između citosola i okoline (vidi dole).

Navedena lista funkcija ćelijskih membrana ukazuje na to da one višestruko učestvuju u mehanizmima neurohumoralne regulacije u tijelu. Bez poznavanja niza pojava i procesa koje pružaju membranske strukture, nemoguće je razumjeti i svjesno provesti neke dijagnostičke procedure i terapijske mjere. Na primjer, za ispravnu upotrebu mnogih lekovite supstance potrebno je znati u kojoj mjeri svaki od njih prodire iz krvi u tkivnu tečnost i u citosol.

Difuzno i ja i transport supstanci kroz ćeliju Membrane. Prijelaz tvari kroz ćelijske membrane vrši se zbog različite vrste difuziju ili aktivnu

transport.

Jednostavna difuzija vrši se zbog gradijenata koncentracije određene tvari, električnog naboja ili osmotskog tlaka između strana stanične membrane. Na primjer, prosječan sadržaj jona natrijuma u krvnoj plazmi je 140 mmol/l, au eritrocitima je otprilike 12 puta manji. Ova razlika koncentracije (gradijent) stvara pokretačka snaga, koji osigurava prijenos natrijuma iz plazme u crvena krvna zrnca. Međutim, brzina takvog prijelaza je niska, jer membrana ima vrlo nisku propusnost za Na+ ione. Propustljivost ove membrane za kalij je mnogo veća. Procesi jednostavne difuzije ne troše energiju staničnog metabolizma. Povećanje brzine jednostavne difuzije je direktno proporcionalno gradijentu koncentracije tvari između strana membrane.

Olakšana difuzija, kao i jednostavan, prati gradijent koncentracije, ali se razlikuje od jednostavnog po tome što su specifični molekuli nosači nužno uključeni u tranziciju tvari kroz membranu. Ovi molekuli prodiru kroz membranu (mogu formirati kanale) ili, prema najmanje, povezani su s tim. Transportirana supstanca mora kontaktirati prevoznika. Nakon toga, transporter mijenja svoju lokalizaciju u membrani ili svoju konformaciju na način da isporučuje supstancu na drugu stranu membrane. Ako transmembranski prijelaz tvari zahtijeva sudjelovanje nosača, tada se umjesto izraza "difuzija" često koristi izraz transport supstance kroz membranu.

Kod olakšane difuzije (za razliku od jednostavne difuzije), ako se transmembranski koncentracijski gradijent supstance povećava, tada se brzina njenog prolaska kroz membranu povećava samo dok ne budu uključeni svi membranski transporteri. Sa daljim povećanjem ovog nagiba, brzina transporta će ostati nepromenjena; oni to zovu fenomen zasićenja. Primjeri transporta tvari olakšanom difuzijom uključuju: prijenos glukoze iz krvi u mozak, reapsorpciju aminokiselina i glukoze iz primarnog urina u krv u bubrežnim tubulima.

Difuzija razmjene - transport supstanci, u kojem se molekuli iste supstance mogu razmenjivati ​​na različitim stranama membrane. Koncentracija tvari na svakoj strani membrane ostaje nepromijenjena.

Vrsta razmjenske difuzije je izmjena molekula jedne supstance za jedan ili više molekula druge supstance. Na primjer, u glatkim mišićnim vlaknima krvnih žila i bronhija, jedan od načina uklanjanja Ca 2+ jona iz ćelije je da se oni razmjenjuju za vanćelijske Na+ jone ćelija. Stvara se međuzavisno kretanje natrijuma i kalcijuma kroz membranu u suprotnim smjerovima (ovaj vid transporta se naziva antiport). Tako se ćelija oslobađa viška Ca 2+, a to je neophodan uslov za opuštanje glatkih mišićnih vlakana. Poznavanje mehanizama transporta jona kroz membrane i načina uticaja na ovaj transport je neophodan uslov ne samo za razumevanje mehanizama regulacije. vitalne funkcije, ali takođe pravi izbor lijekovi za liječenje velikog broja bolesti (hipertenzija, bronhijalna astma, srčane aritmije, kršenja voda-sol razmjena itd.).

Aktivan transport razlikuje se od pasivnog po tome što ide protiv nagiba koncentracija supstance, koristeći ATP energiju generiranu staničnim metabolizmom. Zahvaljujući aktivnom transportu, sile ne samo gradijenata koncentracije, već i električnih gradijenata mogu se savladati. Na primjer, tokom aktivnog transporta Na+ iz ćelije prema van, ne prevazilazi se samo gradijent koncentracije (sadržaj Na+ je 10-15 puta veći), već i otpor električnog naboja (spolja, ćelijska membrana velike većine stanica je pozitivno nabijena, a to stvara otpor oslobađanju pozitivno nabijenog Na+ iz stanice).

Aktivni transport Na+ je obezbeđen od proteina Na+, K+ zavisne ATPaze. U biohemiji se nazivu proteina dodaje završetak "aza" ako ima enzimska svojstva. Dakle, naziv Na+,K+-zavisna ATPaza znači da je ova supstanca protein koji razgrađuje adenozin trifosfornu kiselinu samo uz obavezno prisustvo interakcije sa Na+ i K+ jonima energije koja se oslobađa kao rezultat razgradnje ATP se prenosi iz ćelije pomoću tri jona natrijuma i transportuje u ćeliju dva jona kalijuma.

Postoje i proteini koji aktivno transportuju jone vodonika, kalcija i hlora. U skeletnim mišićnim vlaknima, ATPaza ovisna o Ca 2+ ugrađena je u membrane sarkoplazmatskog retikuluma, koja formira unutarćelijske posude (cisterne, uzdužne tubule) u kojima se akumulira Ca 2+. prenosi Ca 2+ ione iz sarkoplazme u retikulum cisterne i može u njima stvoriti koncentraciju Ca + koja se približava 1 (G 3 M, tj. 10 000 puta veću nego u sarkoplazmi vlakna.

Sekundarni aktivni transport karakterizira činjenica da se prijenos tvari preko membrane događa zbog gradijenta koncentracije druge tvari, za koju postoji aktivni mehanizam transporta. Najčešće se sekundarni aktivni transport odvija upotrebom gradijenta natrijuma, odnosno Na+ prolazi kroz membranu prema svojoj nižoj koncentraciji i sa sobom povlači drugu tvar. U ovom slučaju se obično koristi specifični protein nosač ugrađen u membranu.

Na primjer, transport aminokiselina i glukoze iz primarnog urina u krv, koji se vrši u početnom dijelu bubrežnih tubula, događa se zbog činjenice da tubularna membrana prenosi protein epitel se vezuje za aminokiseline i natrijum jone i tek tada mijenja svoj položaj u membrani na način da prenosi aminokiseline i natrij u citoplazmu. Da bi se takav transport dogodio, potrebno je da koncentracija natrijuma izvan ćelije bude mnogo veća nego unutar ćelije.

Da bismo razumjeli mehanizme humoralne regulacije u tijelu, potrebno je poznavati ne samo strukturu i propusnost ćelijskih membrana za razne supstance, ali i strukturu i propusnost složenijih formacija koje se nalaze između krvi i tkiva različitih organa.

Fiziologija histohematskih barijera (HBB). Histohematske barijere su skup morfoloških, fizioloških i fizičko-hemijskih mehanizama koji funkcioniraju kao cjelina i reguliraju interakcije krvi i organa. Histohematske barijere su uključene u stvaranje homeostaze tijela i pojedinih organa. Zahvaljujući prisustvu HGB-a, svaki organ živi u svom posebnom okruženju, koje se po sastavu pojedinih sastojaka može značajno razlikovati od krvne plazme. Posebno snažne barijere postoje između krvi i mozga, krvi i tkiva spolnih žlijezda, krvi i očne komore. Direktan kontakt s krvlju ima sloj barijere formiran od endotela krvnih kapilara, nakon čega slijedi bazalna membrana spericita ( srednji sloj) a zatim - adventivne ćelije organa i tkiva ( vanjski sloj). Histohematske barijere, mijenjajući njihovu propusnost za različite tvari, mogu ograničiti ili olakšati njihovu dopremanje do organa. Nepropusni su za brojne toksične tvari. To pokazuje njihovu zaštitnu funkciju.

Krvno-moždana barijera (BBB) ​​- to je skup morfoloških struktura, fizioloških i fizičko-hemijskih mehanizama koji funkcioniraju kao jedinstvena cjelina i reguliraju interakciju krvi i moždanog tkiva. Morfološka osnova BBB-a je endotel i bazalna membrana moždanih kapilara, intersticijski elementi i glikokaliks, neuroglija, čije osebujne ćelije (astrociti) svojim nogama prekrivaju cijelu površinu kapilare. Mehanizmi barijere takođe uključuju transportne sisteme endotela kapilarnih zidova, uključujući pino- i egzocitozu, endoplazmatski retikulum, formiranje kanala, enzimske sisteme koji modifikuju ili uništavaju dolazne supstance, kao i proteine ​​koji deluju kao nosači. U strukturi membrana endotela moždanih kapilara, kao i u nizu drugih organa, nalaze se proteini akvaporina koji stvaraju kanale koji selektivno propuštaju molekule vode.

Moždane kapilare se razlikuju od kapilara u drugim organima po tome što endotelne ćelije formiraju kontinuirani zid. Na mjestima kontakta, vanjski slojevi endotelnih stanica se spajaju, formirajući takozvane čvrste spojeve.

Među funkcijama BBB-a razlikuju se zaštitne i regulatorne. Štiti mozak od djelovanja stranih i toksičnih supstanci, sudjeluje u transportu tvari između krvi i mozga i time stvara homeostazu međustanične tekućine mozga i cerebrospinalne tekućine.

Krvno-moždana barijera je selektivno propusna za različite supstance. Neke biološki aktivne tvari (na primjer, kateholamini) praktički ne prolaze kroz ovu barijeru. Izuzetak je samo mala područja barijere na granici sa hipofizom, epifizom i nekim područjima hipotalamusa, gdje je propusnost BBB za sve supstance visoka. U tim područjima nalaze se pukotine ili kanali koji prodiru u endotel, kroz koje tvari iz krvi prodiru u ekstracelularnu tekućinu moždanog tkiva ili u same neurone.

Visoka permeabilnost BBB-a u ovim područjima omogućava biološki aktivnim supstancama da dođu do onih neurona hipotalamusa i žljezdanih stanica na kojima je zatvoren regulacijski krug neuroendokrinih sistema tijela.

Karakteristična karakteristika funkcionisanja BBB-a je regulacija permeabilnosti za supstance adekvatne preovlađujućim uslovima. Regulacija nastaje zbog: 1) promjena u području otvorenih kapilara, 2) promjene brzine protoka krvi, 3) promjene stanja ćelijskih membrana i međustanične supstance, aktivnosti ćelijskih enzimskih sistema, pinocitoze i egzocitoze .

Vjeruje se da BBB, dok stvara značajnu prepreku prodiranju tvari iz krvi u mozak, istovremeno omogućava da te tvari dobro prođu u mozak. obrnuti smjer od mozga do krvi.

Propustljivost BBB-a na različite supstance uveliko varira. Supstance rastvorljive u mastima, po pravilu, lakše prodiru u BBB nego supstance rastvorljive u vodi. Kiseonik relativno lako prodire, ugljen-dioksid, nikotin, etil alkohol, heroin, antibiotici rastvorljivi u mastima (hloramfenikol, itd.).

Glukoza nerastvorljiva u lipidima i neke esencijalne aminokiseline ne mogu proći u mozak jednostavnom difuzijom. Prepoznaju ih i prevoze specijalni prevoznici. Transportni sistem je toliko specifičan da razlikuje stereoizomere D-glukoze i L-glukoze se transportuje, ali L-glukoza nije. Ovaj transport osiguravaju proteini nosači ugrađeni u membranu. Transport je neosjetljiv na inzulin, ali ga inhibira citoholazin B.

Velike neutralne aminokiseline (npr. fenilalanin) se transportuju na sličan način.

Postoji i aktivan transport. Na primjer, zbog aktivnog transporta, joni Na + K + i aminokiselina glicin, koja djeluje kao inhibitorni medijator, transportuju se protiv gradijenata koncentracije.

Navedeni materijali karakterišu metode prodiranja biološki važnih supstanci kroz biološke barijere. Oni su neophodni za razumijevanje humoralne regulacije lacije u organizmu.

Test pitanja i zadaci

Koji su osnovni uslovi za održavanje vitalnih funkcija organizma?

Kakva je interakcija organizma sa spoljašnjom sredinom? Definisati pojam prilagođavanja okruženju.

Šta je unutrašnje okruženje organizam i njegove komponente?

Šta je homeostaza i homeostatske konstante?

Navedite granice fluktuacija krutih i plastičnih homeostatskih konstanti. Definirajte koncept njihovih cirkadijanskih ritmova.

Navedite najvažnije koncepte teorije homeostatske regulacije.

7 Definirajte iritaciju i iritanse. Kako se klasifikuju iritanti?

Koja je razlika između koncepta „receptora“ sa molekularno biološke i morfofunkcionalne tačke gledišta?

Definirajte pojam liganada.

Šta su fiziološka regulacija i regulacija zatvorenog kruga? Koje su njegove komponente?

Navedite vrste i ulogu povratnih informacija.

Definirajte koncept zadane tačke homeostatske regulacije.

Koji nivoi regulatornih sistema postoje?

Koje je jedinstvo i karakteristične karakteristike nervne i humoralne regulacije u organizmu?

Koje vrste humoralnih propisa postoje? Navedite njihove karakteristike.

Koja je struktura i svojstva ćelijskih membrana?

17 Koje su funkcije ćelijskih membrana?

Šta su difuzija i transport supstanci kroz ćelijske membrane?

Opišite i navedite primjere aktivnog membranskog transporta.

Definirajte pojam histohematskih barijera.

Šta je krvno-moždana barijera i koja je njena uloga? t;

At fiziološka regulacija tjelesne funkcije se odvijaju na optimalnom nivou za normalne performanse, održavajući homeostatske uslove s metaboličkim procesima. Njegov cilj je osigurati da tijelo uvijek bude prilagođeno promjenjivim uvjetima okoline.

U ljudskom tijelu regulatorna aktivnost je predstavljena sljedećim mehanizmima:

• nervna regulacija;

Rad nervne i humoralne regulacije je zajednički; Hemijska jedinjenja, koji regulišu organizam, utiču na neurone sa potpunom promenom njihovog stanja. Hormonska jedinjenja koja se luče u odgovarajućim žlezdama takođe utiču na NS. A funkcije žlijezda koje proizvode hormone kontrolira NS, čija je važnost u podržavanju regulatorne funkcije tijela ogromna. Humoralni faktor je dio neurohumoralne regulacije.

Primjeri propisa

Jasnoća regulacije će pokazati primjer kako se osmotski tlak krvi mijenja kada je osoba žedna. Ova vrsta pritiska se povećava zbog nedostatka vlage u tijelu. To dovodi do iritacije osmotskih receptora. Rezultirajuća uzbuđenost se prenosi nervnim putevima do centralnog nervnog sistema. Iz njega mnogi impulsi dopiru do hipofize, dolazi do stimulacije uz oslobađanje antidiuretičkog hipofiznog hormona u krvotok. U krvotoku, hormon prodire u zakrivljene bubrežne kanale, a reapsorpcija vlage iz glomerularnog ultrafiltrata (primarni urin) u krvotok se povećava. Rezultat toga je smanjenje urina koji se izlučuje vodom, te vraćanje odstupanja od normalni indikatori osmotski pritisak organizma.

Kada postoji višak glukoze u krvotoku, nervni sistem stimuliše funkcije introsekretorne regije endokrinog organa koji proizvodi hormon insulin. Već u krvotoku je povećana opskrba inzulinskim hormonom, nepotrebna glukoza zbog njenog utjecaja prelazi u jetru i mišiće u obliku glikogena. Intenzivan fizički rad povećava potrošnju glukoze, smanjuje se njen volumen u krvotoku, a jačaju funkcije nadbubrežnih žlijezda. Hormon adrenalin pretvara glikogen u glukozu. Dakle, nervna regulacija koja utiče na intrasekretorne žlezde stimuliše ili inhibira funkcije važnih aktivnih bioloških jedinjenja.

Humoralna regulacija vitalnih funkcija tijela, za razliku od nervne, koristi različite fluidne sredine tijela prilikom prijenosa informacija. Prijenos signala se vrši pomoću hemijskih spojeva:

• hormonalni;
• posrednik;
• elektroliti i mnogi drugi.

Humoralna regulacija, baš kao i nervna regulacija, sadrži neke razlike.

• nema određenog adresata. Protok bioloških supstanci se dostavlja različitim ćelijama tijela;
• informacije se dostavljaju iz mala brzina, što je uporedivo sa brzinom protoka bioaktivnih medija: od 0,5-0,6 do 4,5-5 m/s;
• Akcija je duga.

Nervna regulacija vitalnih funkcija u ljudskom organizmu vrši se uz pomoć centralnog nervnog sistema i PNS-a. Prijenos signala se vrši korištenjem brojnih impulsa.

Ovaj propis karakteriziraju njegove razlike.

• postoji određena adresa za isporuku signala određenom organu ili tkivu;
• informacije se dostavljaju velikom brzinom. Brzina pulsa ─ do 115-119 m/s;
• efekat je kratkotrajan.

Humoralna regulacija

Humoralni mehanizam je drevni oblik interakcije koji je vremenom poboljšan. Osoba ih ima nekoliko različite opcije implementaciju ovog mehanizma. Opcija nespecifične regulacije je lokalna.

Lokalna ćelijska regulacija se provodi pomoću tri metode, a njihova osnova je prijenos signala spojevima unutar granica jednog organa ili tkiva pomoću:

• kreativna ćelijska komunikacija;
• jednostavne vrste metabolita;
• aktivnih bioloških jedinjenja.

Zahvaljujući kreativnoj povezanosti dolazi do međustanične razmjene informacija koja je neophodna za usmjereno prilagođavanje intracelularne sinteze proteinskih molekula s drugim procesima za transformaciju stanica u tkiva, diferencijaciju, razvoj s rastom i konačno obavljanje funkcija stanica. sadržane u tkivu kao integralni višećelijski sistem.

Metabolit je proizvod metaboličkih procesa i može djelovati autokrino, odnosno promijeniti ćelijsku izvedbu kroz koju se oslobađa, ili parakrino, odnosno promijeniti ćelijsku izvedbu, gdje se stanica nalazi unutar granice istog tkiva, dostižući ga kroz intracelularnu tečnost. Na primjer, kada se mliječna kiselina nakuplja tokom fizički radžile koje dovode krv u mišiće se šire, zasićenost mišića kisikom se povećava, međutim, snaga mišićne kontraktilnosti se smanjuje. Tako se manifestuje humoralna regulacija.

Hormoni koji se nalaze u tkivima su također biološki aktivna jedinjenja - proizvodi ćelijskog metabolizma, ali imaju složeniju hemijsku strukturu. Predstavljeni su:

• biogeni amini;
• kinini;
• angiotenzini;
• prostaglandini;
• endotela i drugih jedinjenja.

Ova jedinjenja menjaju sledeća biofizička svojstva ćelije:

• propusnost membrane;
• uspostavljanje energetskih metaboličkih procesa;
• membranski potencijal;
• enzimske reakcije.

Oni također potiču stvaranje sekundarnih glasnika i mijenjaju opskrbu tkiva krvlju.

BAS (biološki aktivne supstance) regulišu ćelije pomoću posebnih receptora ćelijske membrane. BAS također moduliraju regulatorne utjecaje, jer mijenjaju ćelijsku osjetljivost na nervne i hormonske utjecaje mijenjajući broj ćelijskih receptora i njihovu sličnost sa različitim molekulima koji prenose informacije.

BAS, formirani u različitim tkivima, imaju autokrini i parakrini efekat, ali su u stanju da prodru u krv i deluju sistemski. Neki od njih (kinini) nastaju iz prekursora u krvnoj plazmi, pa te tvari, kada lokalna akcija, čak izazivaju uobičajene hormonalne rezultate.

Fiziološko prilagođavanje tjelesnih funkcija odvija se kroz koordiniranu interakciju nervnog i humoralnog sistema. Nervna i humoralna regulacija kombinuju funkcije organizma za njegovu punu funkcionalnost, i ljudsko tijelo radi kao jedan.

Interakcija ljudskog tijela s vanjskim uvjetima okoline provodi se uz pomoć aktivnog nervnog sistema, čije djelovanje određuju refleksi.