Поражение нервной системы при эндокринной патологии. Связь нервной и эндокринной систем Регулирующая роль гипоталамуса
Нервная и эндокринная системы модулируют функции иммунной системы с помощью нейротрансмиттеров, нейропептидов и гормонов, а иммунная система взаимодействует с нейроэндокринной с помощью цитокинов, иммунопептидов и иммунотрансмиттеров. Существует нейрогормональная регуляция иммунного ответа и функций иммунной системы, опосредованная действием гормонов и нейропептидов непосредственно на иммунокомпетентные клетки или через регуляцию продукции цитокинов (рис. 2). Вещества аксональным транспортом проникают в иннервируемые ими ткани и влияют на процессы иммуногенеза, и наоборот, со стороны иммунной системы поступают сигналы (цитокины, выделяемые иммунокомпетентными клетками), которые ускоряют или замедляют аксональный транспорт в зависимости от химической природы воздействующего фактора.
Нервная, эндокринная и иммунная системы имеют много общего в своём строении. Все три системы действуют согласованно, дополняя и дублируя друг друга, значительно повышая надёжность регуляции функций. Они тесно взаимосвязаны и имеют большое количество перекрёстных путей. Существует определённая параллель между лимфоидными скоплениями в различных органах и тканях и ганглиями вегетативной нервной системы.
Стресс и иммунная система.
Эксперименты на животных и клинические наблюдения свидетельствуют о том, что состояние стресса, некоторые психические расстройства приводят к резкому угнетению практически всех звеньев иммунной системы организма.
Большая часть лимфоидных тканей имеет прямую симпатическую иннервацию как кровеносных сосудов, проходящих через лимфоидную ткань, так и непосредственно самих лимфоцитов. Вегетативная нервная система непосредственно иннервирует паренхиматозные ткани тимуса, селезёнки, лимфатических узлов, аппендикса и костного мозга.
Воздействие фармакологическими препаратами на постганглионарные адренергические системы приводит к модуляции иммунной системы. Стресс, напротив, приводит к десенситизации в-адренорецепторов.
Норадреналин и адреналин действуют на адренорецепторы - АМФ - протеинкиназа А подавляет продукцию провоспалительных цитокинов, таких как IL-12, фактор некроза опухоли б (TNFa), интерферон г (IFNг) антиген-представляющими клетками и Т-хелперами первого типа и стимулируют образование противовоспалительных цитокинов, таких как IL-10 и трансформирующий фактор роста-в (TFRв).
Рис. 2.Два механизма вмешательства иммунных процессов в деятельность нервной и эндокринной систем: А - глюкокортикоидная обратная связь, торможение синтеза интерлейкина-1 и других лимфокинов, Б - аутоантитела к гормонам и их рецепторам. Тх - Т-хелпер, МФ - макрофаг
Вместе с тем, при определённых условиях катехоламины способны ограничить местную иммунную реакцию путём индукции образования IL-1, TNFa и IL-8, обеспечивая защиту организма от вредного действия провоспалительных цитокинов и других продуктов активированных макрофагов. При взаимодействии симпатической нервной системы с макрофагами нейропептид Y выступает в качестве сопередатчика сигнала с норадреналина на макрофаги. Блокируя a-адренорепторы, он поддерживает стимулирующий эффект эндо - генного норадреналина через в-адренорецепторы.
Опиоидные пептиды - одни из посредников между ЦНС и иммунной системой. Они способны оказывать влияние практически на все иммунологические процессы. В связи с этим было сделано предположение, что опиоидные пептиды опосредованно модулируют секрецию гормонов гипофиза и таким путём воздействуют на иммунную систему.
Нейротрансмиттеры и иммунная система.
Однако взаимоотношения между нервной и иммунной системами не ограничиваются регулирующим влиянием первой на вторую. В последние годы накопилось достаточное количество данных о синтезе и секреции нейротрансмиттеров клетками иммунной системы.
Т-лимфоциты периферической крови человека содержат L-дофа и норадреналин, а В-клетки - только L-дофа.
Лимфоциты in vitro способны синтезировать норадреналин как из L-тирозина, так и L-дофа, добавленных в культуральную среду в концентрациях, соответствующих содержанию в венозной крови (5-10 -5 и 10 -8 моль соответственно), в то время как D-дофа не влияет на внутриклеточное содержание норадреналина. Следовательно, Т-лимфоциты человека способны синтезировать катехоламины из их нормальных предшественников в физиологических концентрациях.
Соотношение норадреналин / адреналин в лимфоцитах периферической крови аналогично таковому в плазме. Существует отчётливая корреляционная связь между количеством норадреналина и адреналина в лимфоцитах, с одной стороны, и циклической АМФ в них - с другой, как в норме, так и при стимуляции изопротеренолом.
Вилочковая железа (тимус).
Вилочковой железе отводят важное место во взаимодействии иммунной системы с нервной и эндокринной. В пользу такого заключения приводят ряд аргументов:
Недостаточность тимуса не только замедляет формирование иммунной системы, но и приводит к нарушению эмбрионального развития передней доли гипофиза;
Связывание гормонов, синтезируемых в ацидофильных клетках гипофиза, с рецепторами эпителиальных клеток тимуса (thymus epithelial cells - TECs) увеличивает освобождение имиin vitro тимических пептидов;
Повышение в крови концентрации глюкокортикоидов при стрессе вызывает атрофию коры тимуса благодаря удвоению тимоцитов, подвергающихся апоптозу;
Паренхима тимуса иннервируется веточками вегетативной нервной системы; действие ацетилхолина на ацетилхолиновые рецепторы эпителиальных клеток тимуса увеличивает белково-синтетическую активность, связанную с образованием тимических гормонов.
Белки тимуса представляют собой гетерогенное семейство полипептидных гормонов, не только оказывающих регуляторное действие как на иммунную, так и на эндокринную системы, но и находящихся под контролем гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы и других желёз внутренней секреции. Так, образование вилочковой железой тимулина регулирует ряд гормонов, включая пролактин, гормон роста и тиреоидные гормоны. В свою очередь, выделенные из тимуса белки регулируют секрецию гормонов гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системой и могут непосредственно воздействовать на железы-мишени этой системы и ткани гонад.
Регуляция иммунной системы.
Гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система - мощный механизм регуляции иммунной системы. Кортикотропин-рилизинг - фактор, АКТГ, б-меланоцитостимулирующий гормон, в-эндорфин - иммуномодуляторы влияющие как прямо на лимфоидные клетки, так и через иммунорегулирующие гормоны (глюкокортикоиды) и нервную систему.
Иммунная система посылает сигналы нейроэндокринной системе через цитокины, концентрация которых в крови достигает значимых величин при иммунных (воспалительных) реакциях. IL-1, IL-6 и TNFa - основные цитокины, вызывающие глубокие нейроэндокринные и метаболические изменения во многих органах и тканях.
Кортикотропин-рилизинг-фактор выступает в качестве основного координатора реакций и ответственен за активацию АКТГ-адреналовой оси, повышение температуры и реакции ЦНС, определяющих симпатические эффекты. Увеличение секреции АКТГ ведёт к повышению продукции глюкокортикоидов и a-меланоцитостимулирующего гормона - антагонистов цитокинов и антипиретических гормонов. Реакция симпатоадреналовой системы связана с накоплением катехоламинов в тканях.
Иммунная и эндокринная системы перекрёстно взаимодействуют, используя сходные или тождественные лиганды и рецепторы. Так, цитокины и гормоны тимуса модулируют функцию системы гипоталамус-гипофиз.
* Интерлейкин (IL-l) непосредственно регулирует продукцию кортикотропин-рилизинг-фактора. Тимулин через адреногломерулотропин и активность гипоталамических нейронов и клеток гипофиза повышает продукцию лютеинизирующего гормона.
* Пролактин, воздействуя на рецепторы лимфоцитов, активирует синтез и секрецию клетками цитокинов. Он действует на нормальные киллеры и индуцирует их дифференцировку в пролактинактивированные клетки-киллеры.
* Пролактин и гормон роста стимулируют лейкопоэз, (в том числе лимфопоэз).
Клетки гипоталамуса и гипофиза могут продуцировать цитокины, такие как IL-1, IL-2, IL-6, г-интерферон, в-трансформирующий ростковый фактор и другие. Соответственно, гормоны, включая гормон роста, пролактин, лютеинизирующий гормон, окситоцин, вазопрес - син и соматостатин образуются в вилочковой железе. Рецепторы к различным цитокинам и гормонам выявлены как в тимусе, так и в оси гипоталамус-гипофиз.
Возможная общность регуляторных механизмов ЦНС, нейроэндокринной и иммунологической систем выдвигают новый аспект гомеостатического контроля многих патологических состояний (рис. 3, 4). В поддержании гомеостаза при действии на организм различных экстремальных факторов все три системы действуют как единое целое, дополняя друг друга. Но, в зависимости от природы воздействия, в регуляции адаптивных и компенсаторных реакций ведущей становится одна из них.
Рис. 3. Взаимодействие нервной, эндокринной и иммунной систем в регуляции физиологических функций организма
Многие функции иммунной системы обеспечены дублирующими механизмами, с чем связаны дополнительные резервные возможности защиты организма. Защитная функция фагоцитоза дублируется гранулоцитами и моноцитами / макрофагами. Способностью усиливать фагоцитоз обладают антитела, система комплемента и цитокин г-интерферон.
Цитотоксическое действие против клеток-мишеней, инфицированных вирусом или злокачественно трансформированных, дублируют естественные киллеры и цитотоксические Т-лимфоциты (рис. 5). В противовирусном и противоопухолевом иммунитете защитными клетками-эффекторами могут служить либо естественные киллеры, либо цитотоксические Т-лимфоциты.
Рис. 4.Взаимодействие системы иммунитета и регуляторных механизмов с факторами окружающей среды в условиях экстремальных воздействий
Рис. 5.Дублирование функций в иммунной системе обеспечивает её резервные возможности
При развитии воспаления несколько цитокинов-синергистов дублируют функции друг друга, что позволило объединить их в группу провоспалительных цитокинов (интерлейкины 1, 6, 8, 12 и TNFa). В завершающей стадии воспаления участвуют другие цитокины, дублирующие эффекты друг друга. Они служат антагонистами провоспалительных цитокинов и называются противовоспалительными (интерлейкины 4, 10, 13 и трансформирующий ростовой фактор-в). Цитокины, продуцируемые Th2 (интерлейкины 4, 10, 13, трансформирующий ростовой фактор-в), антагонистичны по отношению к цитокинам, продуцируемым ТЫ (г-интерферона, TNFa).
Онтогенетические изменения иммунной системы.
В процессах онтогенеза иммунная система претерпевает постепенное развитие и созревание: сравнительно медленное в эмбриональный период, оно резко ускоряется после рождения ребенка в связи с поступлением в организм большого количества чужеродных антигенов. Тем не менее, большинство защитных механизмов несёт черты незрелости на протяжении всего периода детства. Нейрогормональная регуляция функций иммунной системы начинает отчётливо проявляться в пубертатный период. В зрелом возрасте иммунная система характеризуется наибольшей способностью к адаптации при попадании человека в изменённые и неблагоприятные условия внешней среды. Старение организма сопровождается различными проявлениями приобретённой недостаточности иммунной системы.
Нейроны - это строительные блоки для человеческой «системы сообщений», существуют целые сети нейронов, которые передают сигналы между мозгом и телом. Эти организованные сети, включающие в себя более триллиона нейронов, создают так называемую нервную систему. Она состоит из двух частей: центральной нервной системы (головной и спинной мозг) и периферической (нервы и нервные сети по всему телу)
Эндокринная система часть системы передачи информации по телу. Использует расположенные по всему телу железы, которые регулируют множество процессов, таких как обмен веществ, пищеварение, кровяное давление и рост. Среди самых важных эндокринных желез можно отметить шишковидную железу, гипоталамус, гипофиз, щитовидную железу, яичники и тестикулы.
Центральная нервная система (ЦНС) состоит из головного мозга и спинного.
Периферическая нервная система (ПНС) состоит из нервов, распространяющихся дальше центральной нервной системы. ПНС может быть дополнительно разделена на две разные нервные системы:соматическую и вегетативную.
Соматическая нервная система : Соматическая нервная система передает физические ощущения и команды к движениям и действиям.
Вегетативная нервная система : Вегетативная нервная система контролирует непроизвольные функции, например сердцебиение, дыхание, пищеварение и кровяное давление. Это система также связана с эмоциональными реакциями, такими как потоотделение и плач.
10. Низшая и высшая нервная деятельность.
Низшая нервная деятельность (ННД) - направлена во внутреннюю среду организма. Это совокупность нейрофизиологических процессов, обеспечивающих осуществление безусловных рефлексов и инстинктов. Это деятельность Спинного Мозга и ствола Головного Мозга, обеспечивающая регуляцию деятельности внутренних органов и их взаимосвязь, благодаря чему организм функционирует как единое целое.
Высшая нервная деятельность (ВНД) - направлена на внешнюю среду. Это совокупность нейрофизиологических процессов, обеспечивающих сознательную и подсознательную переработку информации, усвоение информации, приспособительное поведение к окружающей среде и обучение в онтогенезе всем видам деятельности, в том числе целенаправленному поведению в обществе.
11. Физиология адаптации и стресса.
Адаптационный синдром:
Первая называется стадией тревоги. Эта стадия связана с мобилизацией защитных механизмов организма, повышением уровня адреналина в крови.
Следующая стадия называется стадией сопротивления или резистентности. Эту стадию отличает максимально высокий уровень сопротивляемости организма к действию вредоносных факторов, что отражает возможности поддержать состояние гомеостаза.
Если воздействие стрессора будет продолжаться, то в итоге “энергия адаптации”, т.е. адаптивные механизмы, участвующие в поддержании стадии резистентности, исчерпают себя. Тогда организм вступает в финальную стадию - стадию истощения, когда под угрозой может оказаться выживание организма.
Организм человека справляется со стрессом следующими способами:
1. Стрессоры анализируются в высших отделах коры головного мозга, после чего определенные сигналы поступают к мышцам, ответственным за движения, подготавливая организм к ответу на стрессор.
2. Стрессор оказывает влияние и на вегетативную нервную систему. Учащается пульс, повышается давление, растет уровень эритроцитов и содержание сахара в крови, дыхание становится частым и прерывистым. Тем самым увеличивается количество поступающего к тканям кислорода. Человек оказывается готовым к борьбе или бегству.
3. Из анализаторных отделов коры сигналы поступают в гипоталамус и надпочечники. Надпочечники регулируют выброс в кровь адреналина, который является общим быстродействующим стимулятором.
Двустороннее действие нервной и эндокринной систем
Каждая ткань и орган человека функционируют под двойным контролем: автономной нервной системы и гуморальных факторов, в частности гормонов. Этот двойной контроль - основа «надёжности» регуляторных влияний, заданием которых является поддерживать определённый уровень отдельных физических и химических параметров внутренней среды.
Эти системы возбуждают или тормозят различные физиологические функции, чтобы свести к минимуму отклонения этих параметров вопреки значительным колебаниям во внешней среде. Эта деятельность согласовывается с активностью систем, обеспечивающих взаимодействие организма с условиями окружающей среды, которая постоянно изменяется.
Органы человека имеют большое количество рецепторов, раздражение которых вызывает различные физиологические реакции. Вместе с тем к органам подходит много нервных окончаний от центральной нервной системы. Значит, существует двусторонняя связь органов человека с нервной системой: они получают сигналы от центральной нервной системы и, в свою очередь, являются источником рефлексов, которые изменяют состояние их самих и организма в целом.
Эндокринные железы и гормоны, которые они вырабатывают, находятся в тесной взаимосвязи с нервной системой, образуя общий интегральный механизм регуляции.
Связь эндокринных желез с нервной системой является двояконаправленной: железы плотно иннервированы со стороны вегетативной нервной системы, а секрет желез через кровь действует на нервные центры.
Замечание 1
Для поддержания гомеостаза и осуществления основных жизненных функций эволюционно возникли две основные системы: нервная и гуморальная, которые работают взаимосогласованно.
Гуморальная регуляция осуществляется путём образования в эндокринных железах или группах клеток, выполняющих эндокринную функцию (в железах смешанной секреции), и поступления в циркулирующие жидкости биологически активных веществ - гормонов. Для гормонов характерно дистантное действие и способность к влиянию в очень низких концентрациях.
Интеграция нервной и гуморальной регуляции в организме особенно ярко проявляется во время действия стрессовых факторов.
Клетки тела человека объединены в ткани, а те, в свою очередь, в системы органов. В целом всё это представляет единую надсистему организма. Всё огромное количество клеточных элементов при отсутствии в организме сложного механизма регуляции не имело бы возможности функционировать как единое целое.
Система желез внутренней секреции и нервная система играют особенную роль в регуляции. Именно состояние эндокринной регуляции определяет характер всех протекающих в нервной системе процессов.
Пример 1
Под действием андрогенов и эстрогенов формируется инстинктивное поведение, половые инстинкты. Очевидно, что гуморальная система контролирует и нейроны, так же как и другие клетки нашего организма.
Эволюционно нервная система возникла позднее, чем эндокринная. Эти две системы регуляции дополняют друг друга, образуя единый функциональный механизм, который обеспечивает высокоэффективную нейрогуморальную регуляцию, ставя её во главе всех систем, которые согласовывают все жизненные процессы многоклеточного организма.
Это регулирование постоянства внутренней среды в организме, которая происходит по принципу обратной связи, не может выполнять все задания адаптации организма, но очень эффективна для поддержания гомеостаза,.
Пример 2
Кора надпочечников вырабатывает стероидные гормоны в ответ на эмоциональное возбуждение, заболевания, голод и т.п.
Необходима связь между нервной системой и эндокринными железами, чтобы эндокринная система могла реагировать на эмоции, свет, запахи, звуки и т.д.
Регулирующая роль гипоталамуса
Регулирующее влияние ЦНС на физиологическую активность желез осуществляется через гипоталамус.
Гипоталамус афферентным путём связан с другими частями ЦНС, прежде всего со спинным, продолговатым и средним мозгом, таламусом, базальными ганглиями (подкорковые образования, расположенные в белом веществе полушарий большого мозга), гипокампом (центральной структурой лимбической системы), отдельными полями коры больших полушарий и др. Благодаря этому в гипоталамус поступает информация со всего организма; сигналы от экстеро- и интерорецепторов, которые попадают в ЦНС через гипоталамус, передаются эндокринными железами.
Таким образом, нейросекреторные клетки гипоталамуса трансформируют афферентные нервные стимулы в гуморальные факторы с физиологической активностью (в частности у рилизинг - гормоны).
Гипофиз как регулятор биологических процессов
Гипофиз получает сигналы, которые оповещают обо всём происходящем в организме, но прямой связи с внешней средой не имеет. Но для того, чтобы жизнедеятельность организма не нарушалась постоянно факторами внешней среды, должно происходить приспособление организма к изменчивым внешним условиям. О внешних влияниях организм узнаёт получая информацию от органов чувств, передающих её к центральной нервной системе.
Выполняя роль верховной железы внутренней секреции , гипофиз сам управляется центральной нервной системой и, в частности, гипоталамусом. Этот высший вегетативный центр и занимается постоянной координацией и регуляцией деятельности различных отделов мозга и всех внутренних органов.
Замечание 2
Существование всего организма, постоянство его внутренней среды контролируется именно гипоталамусом: обмен белков, углеводов, жиров и минеральных солей, количество воды в тканях, тонус сосудов, частота сердечных сокращений, температура тела и т. п.
Единая нейроэндокринная регуляторная система в организме образуется в результате объединения на уровне гипоталамуса большинства гуморальных и нервных путей регуляции.
Аксоны от расположенных в коре больших полушарий и подкорковых ганглиях нейронов подходят к клеткам гипоталамуса. Они секретируют нейромедиаторы, которые как активируют секреторную активность гипоталамуса, так и тормозят. Нервные импульсы, поступившие из мозга, под влиянием гипоталамуса превращаются в эндокринные стимулы, которые в зависимости от поступающих к гипоталамусу из желез и тканей гуморальных сигналов, усиливаются или ослабевают
Руководство гипоталамусом гипофиза происходит с использованием и нервных связей, и системы кровеносных сосудов. Поступающая в переднюю долю гипофиза кровь обязательно проходит сквозь срединное поднятие гипоталамуса, где происходит её обогащение гипоталамическими нейрогормонами.
Замечание 3
Нейрогормоны имеют пептидную природу и являются частями белковых молекул.
В наше время определили семь нейрогормонов - либеринов («освободителей»), стимулирующих синтез тропных гормонов в гипофизе. А три нейрогормона наоборот, тормозят их выработку – меланостатин, пролактостатин и соматостатин.
Вазопрессин и окситоцин также являются нейрогормонами. Окситоцин стимулирует сокращение гладкой мускулатуры матки во время родов, выработку молока молочными железами. При активном участии вазопрессина происходит регуляция транспорта воды и солей через клеточные мембраны, уменьшается просвет сосудов (повышается кровяное давление). За способность задерживать воду в организме, этот гормон часто называют антидиуретическим гормоном (АДГ). Главная точка приложения АДГ - почечные канальцы, где под его влиянием происходит стимуляция обратного всасывания воды в кровь из первичной мочи.
Нервные клетки ядер гипоталамуса вырабатывают нейрогормоны, а потом собственными аксонами транспортируют их в заднюю долю гипофиза, и уже отсюда эти гормоны способны поступать в кровь, вызывая сложное влияние на системы организма.
Однако гипофиз и гипоталамус не только посылают приказы посредством гормонов, но и сами способны осень точно анализировать сигналы, которые поступают от периферических эндокринных желез. Эндокринная система действует по принципу обратной связи. Если железа внутренней секреции вырабатывает избыток гормонов, то замедляется выделение гипофизом специфического гормона, а если гормона вырабатывается недостаточно, то усиливается выработка соответствующего тропного гормона гипофиза.
Замечание 4
В процессе эволюционного развития механизм взаимодействия гормонов гипоталамуса, гормонов гипофиза и желез внутренней секреции отработан достаточно надёжно. Но если произойдёт сбой работы хотя бы одного звена этой сложной цепи, тут же возникнет нарушение соотношений (количественных и качественных) во всей системе, несущее различные эндокринные заболевания.
В зависимости от характера иннервации органов и тканей нервную систему делят на соматическую и вегетативную . Соматическая нервная система регулирует произвольные движения скелетной мускулатуры и обеспечивает чувствительность. Вегетативная нервная система координирует деятельность внутренних органов, желез, сердечно-сосудистой системы и осуществляет иннервацию всех обменных процессов в теле человека. Работа этой регуляторной системы не подконтрольна сознанию и осуществляется благодаря слаженной работе двух ее отделов: симпатического и парасимпатического. В большинстве случаев активация этих отделов имеет противоположный эффект. Симпатическое влияние наиболее ярко проявляется в том случае, когда организм находится в состоянии стресса или интенсивной работы. Симпатическая нервная система – это система тревоги и мобилизации резервов, необходимых для защиты организма от воздействий внешней среды. Она подает сигналы, которые активируют деятельность мозга и мобилизуют защитные реакции (процесс терморегуляции, иммунные реакции, механизмы свертывания крови). При активации симпатической нервной системы увеличивается частота сердечных сокращений, замедляются процессы пищеварения, увеличивается частота дыхания и усиливается газообмен, увеличивается концентрация глюкозы и жирных кислот в крови за счет выделения их печенью и жировой тканью (рис.5).
Парасимпатический отдел вегетативной нервной системы регулирует работу внутренних органов в состоянии покоя, т.е. это система текущей регуляции физиологических процессов в организме. Преобладание активности парасимпатической части вегетативной нервной системы создает условия для отдыха и восстановления функций организма. При ее активации снижается частота и сила сердечных сокращений, стимулируются процессы пищеварения, уменьшается просвет дыхательных путей (рис.5). Все внутренние органы иннервируются как симпатическим, так и парасимпатическим отделами автономной нервной системы. Кожа и опорно-двигательный аппарат имеет только симпатическую иннервацию.
Рис.5. Регуляция различных физиологических процессов человеческого организма под действием симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы
Вегетативная нервная система обладает сенсорным (чувствительным) компонентом, представленным рецепторами (чувствительным устройствами), располагающимися во внутренних органах. Эти рецепторы воспринимают показатели состояния внутренней среды организма (например, концентрацию углекислого газа, давление, концентрацию питательных веществ в кровеносном русле) и передают эту информацию по центростремительным нервным волокнам в центральную нервную систему, где эта информация обрабатывается. В ответ на полученную информацию от центральной нервной системы по центробежным нервным волокнам передаются сигналы к соответствующим рабочим органам, участвующим в поддержании гомеостаза.
Эндокринная система также осуществляет регуляцию деятельности тканей и внутренних органов. Эта регуляция называется гуморальной и осуществляется с помощью специальных веществ (гормонов), которые выделяются эндокринными железами в кровь или тканевую жидкость. Гормоны – это специальные регулирующие вещества, вырабатываемые в одних тканях организма, транспортируемые с током крови к различным органам и воздействующие на их работу. В то время как обеспечивающие нервную регуляцию сигналы (нервные импульсы) распространяются с большой скоростью и для осуществления ответа со стороны вегетативной нервной системы требуются доли секунды, гуморальная регуляция осуществляется гораздо медленнее, и под ее контролем находятся те процессы нашего организма, которые требуют для регуляции минуты и часы. Гормоны являются сильнодействующими веществами и вызывают свой эффект в очень малых количествах. Каждый гормон влияет на определенные органы и системы органов, которые называются органами-мишенями . Клетки органов мишеней имеют специ-фические белки-рецепторы, которые избирательно взаимодействуют со специфическими гормона-ми. Образование комплекса гормона с белком-рецептором включает целую цепь биохимических реакций, обуславливающих физиологическое действие данного гормона. Концентрация большинства гормонов может изменяться в больших пределах, что обеспечивает поддержание постоянства многих физиологических параметров при непрерывно изменяющихся потребностях организма человека. Нервная и гуморальная регуляция в организме тесно взаимосвязаны и согласованы, что обеспечивает его приспособленность в условиях постоянно меняющейся окружающей среды.
Ведущую роль в гуморальной функциональной регуляции человеческого организма играют гормоны гипофиза и гипоталамуса. Гипофиз (нижний мозговой придаток) – это отдел головного мозга, относящийся к промежуточному мозгу, он прикреплен специальной ножкой к другому отделу промежуточного мозга, гипоталамусу, и находится с ним в тесной функциональной связи. Гипофиз состоит из трех частей: передней, средней и задней (рис.6). Гипоталамус является основным регулирующим центром вегетативной нервной системы, кроме того, этот отдел мозга содержит специальные нейросекреторные клетки, совмещающие свойства нервной клетки (нейрона) и секреторной клетки, синтезирующей гормоны. Однако в самом гипоталамусе эти гормоны в кровь не выделяются, а поступают в гипофиз, в его заднюю долю (нейрогипофиз) , где и выводятся в кровь. Один из этих гормонов, антидиуретический гормон (АДГ или вазопрессин ), преимущественно воздействует на почку и стенки кровеносных сосудов. Увеличение синтеза этого гормона происходит при значительных кровопотерях и других случаях потери жидкости. Под действием этого гормона уменьшается потеря жидкости организмом, кроме того, как и другие гормоны, АДГ воздействует и на функции мозга. Он является природным стимулятором обучения и памяти. Недостаток синтеза этого гормона в организме приводит к заболеванию, называемому несахарным диабетом, при котором резко увеличивается объем выделяемой больными мочи (до 20 л в сутки). Другой гормон, выделяемый в кровь в задней доли гипофиза, называется окситоцином. Мишенью для этого гормона являются гладкие мышцы матки, мышечные клетки, окружающие протоки молочных желез и семенников. Повышение синтеза этого гормона наблюдается в конце беременности и абсолютно необходимо для протекания родов. Окситоцин ухудшает обучение и память. Передняя доля гипофиза (аденогипофиз ) является эндокринной железой и выделяет в кровь ряд гормонов, которые регулируют функции других эндокринных желез (щитовидной железы, надпочечников, половых желез) и называются тропными гормонами . Например, аденокортикотропный гормон (АКТГ) воздействует на кору надпочечников и под его воздействием в кровь выбрасывается целый ряд стероидных гормонов. Тиреотропный гормон стимулирует работы щитовидной железы. Соматотропный гормон (или гормон роста) воздействует на кости, мышцы, сухожилия, внутренние органы, стимулируя их рост. В нейросекреторных клетках гипоталамуса синтезируются особые факторы, влияющие на работу передней доли гипофиза. Часть этих факторов называются либеринами , они стимулируют секрецию гормонов клетками аденогипофиза. Другие факторы, статины, тормозят секрецию соответствующих гормонов. Активность нейросекреторных клеток гипоталамуса изменяется под действием нервных импульсов, приходящих от периферических рецепторов и других отделов мозга. Таким образом, связь между нервной и гуморальной системами в первую очередь осуществляется на уровне гипоталамуса.
Рис.6. Схема головного мозга (а), гипоталамуса и гипофиза (б):
1 – гипоталамус, 2 – гипофиз; 3 – продолговатый мозг; 4 и 5 – нейросекреторные клетки гипоталамуса; 6 – ножка гипофиза; 7 и 12 – отростки (аксоны) нейросекреторных клеток;
8 – задняя доля гипофиза (нейрогипофиз), 9 – промежуточная доля гипофиза, 10 – передняя доля гипофиха (аденогипофиз), 11 – срединное возвышение ножки гипофиза.
Кроме гипоталамо-гипофизарной системы, к эндокринным железам относятся щитовидная и паращитовидные железы, кора и мозговой слой надпочечников, островковые клетки поджелу-дочной железы, секреторные клетки кишечника, половые железы, некоторые клетки сердца.
Щитовидная железа – это единственный орган человека, который способен активно поглощать йод и включать его в биологически активные молекулы, тиреоидные гормоны . Эти гормоны влияют практически на все клетки организма человека, основные их эффекты связаны с регуляцией процессов роста и развития, а также обменных процессов в организме. Гормоны щитовидной железы стимулируют рост и развитие всех систем организма, а особенно нервной системы. При недостаточном функционировании щитовидной железы у взрослых развивается заболевание, которое называется микседема. Ее симптомами являются снижение обмена веществ и нарушение функций нервной системы: замедляется реакция на раздражители, повышается утомляемость, падает температура тела, развиваются отеки, страдает желудочно-кишечный тракт и др. Снижение уровня тиреоидов у новорожденных сопровождается более тяжелыми последствиями и приводит к кретинизму , задержке умственного развития вплоть до полной идиотии. Раньше микседема и кретинизм часто встречались в горных районах, где в ледниковой воде мало йода. Сейчас эту проблему легко решают добавлением натриевой соли йода в поваренную соль. Усиление функционирования щитовидной железы приводит к нарушению, которое называется базедовой болезнью . У таких больных повышается основной обмен, нарушается сон, повышается температура, учащается дыхание и сердцебиение. У многих больных возникает пучеглазие, иногда образуется зоб.
Надпочечники – парные железы, расположенные на полюсах почек. В каждом надпочечнике выделяют два слоя: корковый и мозговой. Эти слои совершенно различны по своему происхож-дению. Наружный корковый слой развивается из среднего зародышевого листка (мезодермы), мозговой слой является видоизмененным узлом вегетативной нервной системы. В коре надпочеч-ников вырабатываются кортикостероидные гормоны (кортикоиды ). Эти гормоны обладают широким спектром действия: влияют на водно-солевой обмен, жировой и углеводный обмены, на иммунные свойства организма, подавляют воспалительные реакции. Один из основных кортикоидов, кортизол , необходим для создания реакции на сильные раздражители, приводящие к развитию стресса.Стресс можно определить как угрожающую ситуацию, развивающуюся под воздействием боли, кровопотери, страха. Кортизол препятствует кровопотере, сужает мелкие артериальные сосуды, усиливает сократительную способность сердечной мышцы. При разрушении клеток коры надпочечников развивается Аддисонова болезнь . У больных наблюдается бронзовый оттенок кожи на некоторых участках тела, развивается мышечная слабость, снижение массы тела, страдает память и умственные способности. Раньше наиболее распространенной причиной возникновения Аддисоновой болезни был туберкулез, в настоящее время это аутоиммунные реакции (ошибочная выработка антител к своим собственным молекулам).
В мозговом веществе надпочечников синтезируются гормоны: адреналин и норадреналин . Мишенями этих гормонов являются все ткани организма. Адреналин и норадреналин призваны мобилизовать все силы человека в случае ситуации, требующей большого физического или умственного напряжения, при травме, инфекции, испуге. Под их влиянием увеличивается частота и сила сердечных сокращений, повышается кровяное давление, учащается дыхание и расширяются бронхи, повышается возбудимость структур головного мозга.
Поджелудочная железа является железой смешанного типа, она выполняет как пищевари-тельные (выработка панкриотического сока), так и эндокринные функции. Она вырабатывает гормоны, регулирующие углеводный обмен в организме. Гормон инсулин стимулирует поступле-ние глюкозы и аминокислот из крови в клетки различных тканей, а также образование в печени из глюкозы основного запасного полисахарида нашего организма, гликогена . Другой гормон подже-лудочной железы, глюкогон , по своим биологическим эффектам является антагонистом инсулина, повышая содержание глюкозы в крови. Глюкогон стимулирует распад гликогена в печени. При недостатке инсулина развивается сахарный диабет, поступившая с пищей глюкоза не поглоща-ется тканями, накапливается в крови и выводится из организма с мочой, в то время как тканям катастрофически не хватает глюкозы. Особенно сильно страдает нервная ткань: нарушается чувствительность периферических нервов, возникает ощущение тяжести в конечностях, возможны судороги. В тяжелых случаях может возникать диабетическая кома и смерть.
Нервная и гуморальная системы, работая совместно, возбуждают или затормаживают различ-ные физиологические функции, что сводит к минимуму отклонения отдельных параметров внут-ренней среды. Относительное постоянство внутренней среды обеспечивается у человека путем регуляции деятельности сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной, выделительной систем, потовых желез. Регуляторные механизмы обеспечивают постоянство химического состава, осмотического давления, числа форменных элементов крови и т.д. Весьма совершенные механизмы обеспечивают поддержание постоянной температуры тела человека (терморегуляцию).
ГЛАВА 1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕРВНОЙ И ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ
Тело человека состоит из клеток, соединяющихся в ткани и системы - все это в целом представляет собой единую сверхсистему организма. Мириады клеточных элементов не смогли бы работать как единое целое, если бы в организме не существовал сложный механизм регуляции. Особую роль в регуляции играет нервная система и система эндокринных желез. Характер процессов, протекающих в центральной нервной системе, во многом определяется состоянием эндокринной регуляции. Так андрогены и эстрогены формируют половой инстинкт, многие поведенческие реакции. Очевидно, что нейроны, точно так же как и другие клетки нашего организма, находятся под контролем гуморальной системы регуляции. Нервная система, эволюционно более поздняя, имеет как управляющие, так и подчиненные связи с эндокринной системой. Эти две регуляторные системы дополняют друг друга, образуют функционально единый механизм, что обеспечивает высокую эффективность нейрогуморальной регуляции, ставит ее во главе систем, согласующих все процессы жизнедеятельности в многоклеточном организме. Регуляция постоянства внутренней среды организма, происходящая по принципу обратной связи, очень эффективна для поддержания гомеостаза, однако не может выполнять все задачи адаптации организма. Например, кора надпочечников продуцирует стеройдные гормоны в ответ на голод, болезнь, эмоциональное возбуждение и т.п. Чтобы эндокринная система могла «отвечать» на свет, звуки, запахи, эмоции и т.д. должна существовать связь между эндокринными железами и нервной системой.
1.1 Краткая характеристика системы
Автономная нервная система пронизывает все наше тело подобно тончайшей паутине. У нее есть две ветви: возбуждения и торможения. Симпатическая нервная система – это возбуждающая часть, она приводит нас в состояние готовности столкнуться с вызовом или опасностью. Нервные окончания выделяют медиаторы, стимулирующие надпочечники к выделению сильных гормонов – адреналина и норадреналина. Они в свою очередь повышают частоту сердечных сокращений и частоту дыхания, и действуют на процесс пищеварения посредством выделения кислоты в желудке. При этом возникает сосущее ощущение под ложечкой. Парасимпатические нервные окончания выделяют другие медиаторы, снижающие пульс и частоту дыхания. Парасимпатические реакции – это расслабление и восстановление баланса.
Эндокринная система организма человека объединяет небольшие по величине и различные по своему строению и функциям железы внутренней секреции, входящие в состав эндокринной системы. Это гипофиз с его независимо функционирующими передней и задней долями, половые железы, щитовидная и паращитовидные железы, кора и мозговой слой надпочечников, островковые клетки поджелудочной железы и секреторные клетки, выстилающие кишечный тракт. Все вместе взятые они весят не более 100 граммов, а количество вырабатываемых ими гормонов может исчисляться миллиардными долями грамма. И, тем не менее, сфера влияния гормонов исключительно велика. Они оказывают прямое воздействие на рост и развитие организма, на все виды обмена веществ, на половое созревание. Между железами внутренней секреции нет прямых анатомических связей, но существует взаимозависимость функций одной железы от других. Эндокринную систему здорового человека можно сравнить с хорошо сыгранным оркестром, в котором каждая железа уверенно и тонко ведет свою партию. А в роли дирижера выступает главная верховная железа внутренней секреции – гипофиз. Передняя доля гипофиза выделяет в кровь шесть тропных гормонов: соматотропный, адренокортикотропный, тиреотропный, пролактин, фолликулостимулирующий и лютеинизирующий – они направляют и регулируют деятельность других желез внутренней секреции.
1.2 Взаимодействие эндокринной и нервной системы
Гипофиз может получать сигналы, оповещающие о том, что происходит в теле, но он не имеет прямой связи с внешней средой. Между тем, для того, чтобы факторы внешней среды постоянно не нарушали жизнедеятельность организма, должно осуществятся приспособление тела к меняющимся внешним условиям. О внешних воздействиях организм узнает через органы чувств, которые передают полученную информацию в центральную нервную систему. Являясь верховной железой эндокринной системы, гипофиз сам подчиняется центральной нервной системе и в частности гипоталамусу. Этот высший вегетативный центр постоянно координирует, регулирует деятельность различных отделов мозга, всех внутренних органов. Частота сердечных сокращений, тонус кровеносных сосудов, температура тела, количество воды в крови и тканях, накопление или расход белков, жиров, углеводов, минеральных солей – словом существование нашего организма, постоянство его внутренней среды находится под контролем гипоталамуса. Большинство нервных и гуморальных путей регуляции сходится на уровне гипоталамуса и благодаря этому в организме образуется единая нейроэндокринная регуляторная система. К клеткам гипоталамуса подходят аксоны нейронов, расположенных в коре больших полушарий и подкорковых образованиях. Эти аксоны секретируют различные нейромедиаторы, оказывающие на секреторную активность гипоталамуса как активирующее, так и тормозное влияние. Поступающие из мозга нервные импульсы гипоталамус «превращает» в эндокринные стимулы, которые могут быть усилены или ослаблены в зависимости от гуморальных сигналов, поступающих в гипоталамус от желез и тканей подчиненных ему.
Гипоталамус руководит гипофизом, используя и нервные связи, и систему кровеносных сосудов. Кровь, которая поступает в переднюю долю гипофиза, обязательно проходит через серединное возвышение гипоталамуса и обогащается там гипоталамическими нейрогормонами. Нейрогормоны - это вещества пептидной природы, которые представляют собой части белковых молекул. К настоящему времени обнаружено семь нейрогормонов, так называемых либеринов (то есть освободителей), которые стимулируют в гипофизе синтез тропных гормонов. А три нейрогормона - пролактостатин, меланостатин и соматостатин,- напротив, тормозят их выработку. К нейрогормонам относят также вазопрессин и окситоцин. Окситоцин стимулирует сокращение гладкой мускулатуры матки при родах, выработку молока молочными железами. Вазопрессин активно участвует в регуляции транспорта воды и солей через клеточные мембраны, под его влиянием уменьшается просвет кровеносных сосудов и, следовательно, повышается давление крови. За то, что этот гормон обладает способностью задерживать воду в организме, его часто называют антидиуретическим гормоном (АДГ). Главной точкой приложения АДГ являются почечные канальцы, где он стимулирует обратное всасывание воды из первичной мочи в кровь. Продуцируют нейрогормоны нервные клетки ядер гипоталамуса, а затем по собственным аксонам (нервным отросткам) транспортируют в заднюю долю гипофиза, и уже отсюда эти гормоны поступают в кровь, оказывая сложное воздействие на системы организма.
Тропины образующиеся в гипофизе не только регулируют деятельность подчиненных желез, но и выполняют самостоятельные эндокринные функции. Например, пролактин оказывает лактогенное действие, а также тормозит процессы дифференцировки клеток, повышает чувствительность половых желез к гонадотропинам, стимулирует родительский инстинкт. Кортикотропин является не только стимулятором стердогенеза но и активатором липолиза в жировой ткани, а также важнейшим участником процесса превращения в мозге кратковременной памяти в долговременную. Гормон роста может стимулировать активность иммунной системы, обмен липидов, сахаров и т.д. Также некоторые гормоны гипоталамуса и гипофиза могут образовываться не только в этих тканях. Например, соматостатин (гормон гипоталамуса, ингибирующий образование и секрецию гормона роста) обнаружен также в поджелудочной железе, где он подавляет секрецию инсулина и глюкагона. Некоторые вещества действуют в обеих системах; они могут быть и гормонами (т.е. продуктами эндокринных желез), и медиаторами (продуктами определенных нейронов). Такую двоякую роль выполняют норадреналин, соматостатин, вазопрессин и окситоцин, а также передатчики диффузной нервной системы кишечника, например холецистокинин и вазоактивный кишечный полипептид.
Однако не следует думать, что гипоталамус и гипофиз лишь отдают приказы, спуская по цепочке «руководящие» гормоны. Они и сами чутко анализируют сигналы, поступающие с периферии, от желез внутренней секреции. Деятельность эндокринной системы осуществляется на основе универсального принципа обратной связи. Избыток гормонов той или иной железы внутренней секреции тормозит выделение специфического гормона гипофиза, ответственного за работу данной железы, а недостаток побуждает гипофиз усилить выработку соответствующего тройного гормона. Механизм взаимодействия между нейрогормонами гипоталамуса, тройными гормонами гипофиза и гормонами периферических желез внутренней секреции в здоровом организме отработан длительным эволюционным развитием и весьма надежен. Однако достаточно сбоя в одном звене этой сложной цепи, чтобы произошло нарушение количественных, а порой и качественных соотношений в целой системе, влекущее за собой различные эндокринные заболевания.
ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ТАЛАМУСА
2.1 Краткая анатомия
Основную массу промежуточного мозга (20г) составляет таламус. Парный орган яйцевидной формы, передняя часть которого заострена (передний бугорок), а задняя расширенная (подушка) нависает над коленчатыми телами. Левый и правый таламусы соединены межталамической спайкой. Серое вещество таламуса разделено пластинками белого вещества на переднюю, медиальную и латеральную части. Говоря о таламусе, включают также метаталамус (коленчатые тела), принадлежащий к таламической области. Таламус наиболее развит у человека. Таламус (thalamus), зрительный бугор, - ядерный комплекс, в котором происходит обработка и интеграция практически всех сигналов, идущих в кору большого мозга от спинного, среднего мозга, мозжечка, базальных ганглиев головного мозга.
