S fyziologickou reguláciou tela sa funkcie vykonávajú na optimálnej úrovni pre normálny výkon, podporu homeostatických podmienok s metabolickými procesmi. Jeho cieľom je zabezpečiť, aby bolo telo vždy prispôsobené meniacim sa podmienkam prostredia.

V ľudskom tele je regulačná činnosť reprezentovaná nasledujúcimi mechanizmami:

• nervová regulácia;

Práca nervovej a humorálnej regulácie je spoločná, navzájom úzko súvisia. Chemické zlúčeniny, ktoré vykonávajú reguláciu tela, ovplyvňujú neuróny s úplnou zmenou ich stavu. Hormonálne zlúčeniny vylučované v príslušných žľazách tiež ovplyvňujú NS. A funkcie žliaz produkujúcich hormóny sú riadené NS, ktorého význam s podporou regulačnej funkcie pre telo je obrovský. Humorálny faktor je súčasťou neurohumorálnej regulácie.

Príklady regulácie

Prehľadnosť regulácie ukáže príklad, ako sa mení osmotický tlak krvi, keď je človek smädný. Tento typ tlaku sa zvyšuje v dôsledku nedostatku vlhkosti v tele. To vedie k podráždeniu osmotických receptorov. Vzniknutý vzruch sa prenáša nervovými dráhami do centrálneho nervového systému. Z nej vstupuje do hypofýzy veľa impulzov, dochádza k stimulácii s uvoľnením antidiuretika do krvného obehu. hormón hypofýzy. V krvnom obehu hormón preniká do zakrivených obličkových kanálikov a dochádza k zvýšeniu reabsorpcie vlhkosti z glomerulárneho ultrafiltrátu (primárneho moču) do krvného obehu. Výsledkom toho ─ dochádza k poklesu moču vylučovaného vodou, dochádza k obnoveniu odchýlky od normálu osmotický tlak organizmu.

Pri nadmernej hladine glukózy v krvi stimuluje nervový systém funkcie introsekrečnej oblasti endokrinného orgánu, ktorý produkuje inzulínový hormón. Už v krvnom obehu sa zvýšil príjem inzulínového hormónu, zbytočná glukóza jeho vplyvom prechádza do pečene, svalov vo forme glykogénu. Posilnená fyzická práca prispieva k zvýšeniu spotreby glukózy, znižuje sa jej objem v krvnom obehu, posilňujú sa funkcie nadobličiek. Adrenalínový hormón je zodpovedný za premenu glykogénu na glukózu. Nervová regulácia ovplyvňujúca intrasekrečné žľazy teda stimuluje alebo inhibuje funkcie dôležitých aktívnych biologických zlúčenín.

Humorálna regulácia vitálnych funkcií telo, na rozdiel od nervová regulácia pri prenose informácií využíva iné tekuté prostredie tela. Prenos signálu sa vykonáva pomocou chemických zlúčenín:

• hormonálne;
• sprostredkovateľ;
• elektrolyt a mnohé ďalšie.

Humorálna regulácia, rovnako ako nervová regulácia, obsahuje určité rozdiely.

• neexistuje žiadna konkrétna adresa. Tok biolátok sa dodáva do rôznych buniek tela;
• informácie sú dodávané nízkou rýchlosťou, ktorá je porovnateľná s rýchlosťou prúdenia bioaktívnych médií: od 0,5-0,6 do 4,5-5 m/s;
• akcia je dlhá.

Nervová regulácia životných funkcií v ľudskom tele sa uskutočňuje pomocou centrálneho nervového systému a PNS. Prenos signálu sa vykonáva pomocou mnohých impulzov.

Toto nariadenie sa vyznačuje svojimi odlišnosťami.

• existuje špecifická adresa na dodanie signálu do konkrétneho orgánu, tkaniva;
• informácie sú dodávané vysokou rýchlosťou. Rýchlosť impulzu ─ až 115-119 m/s;
• krátkodobá akcia.

Humorálna regulácia

Humorálny mechanizmus je starodávna forma interakcie, ktorá sa časom vyvinula.Človek ich má niekoľko rôzne možnosti implementáciu tohto mechanizmu. Nešpecifický variant regulácie je lokálny.

Lokálna bunková regulácia sa uskutočňuje tromi metódami, ich základom je prenos signálov zlúčeninami na hranici jedného orgánu alebo tkaniva pomocou:

• kreatívna bunková komunikácia;
• jednoduché typy metabolitov;
• aktívne biologické zlúčeniny.

Vďaka kreatívnemu spojeniu dochádza k medzibunkovej výmene informácií, ktorá je potrebná na priame prispôsobenie vnútrobunkovej syntézy proteínových molekúl s ďalšími procesmi premeny buniek na tkanivá, diferenciácie, vývoja s rastom a v dôsledku toho. výkon funkcií buniek obsiahnutých v tkanive ako integrálneho mnohobunkového systému.

Metabolit je produktom metabolických procesov, môže pôsobiť autokrinne, to znamená meniť bunkovú výkonnosť, prostredníctvom ktorej sa uvoľňuje, alebo parakrinne, teda meniť bunkovú prácu, kde sa bunka nachádza na hranici toho istého. tkaniva, pričom sa k nemu dostáva cez intracelulárnu tekutinu. Napríklad pri akumulácii kyseliny mliečnej počas fyzickej práce sa rozširujú cievy, ktoré privádzajú krv do svalov, saturácia kyslíkom svalov pribúda, avšak sila svalovej kontraktility klesá. Takto funguje humorálna regulácia.

Hormóny nachádzajúce sa v tkanivách sú tiež biologicky aktívne zlúčeniny - produkty bunkového metabolizmu, ale majú zložitejšie chemická štruktúra. Sú prezentované:

• biogénne amíny;
• kiníny;
• angiotenzíny;
• prostaglandíny;
• endotel a iné zlúčeniny.

Tieto zlúčeniny menia nasledujúce biofyzikálne bunkové vlastnosti:

• priepustnosť membrány;
• nastavenie energetických metabolických procesov;
• membránový potenciál;
• enzymatické reakcie.

Prispievajú tiež k tvorbe sekundárnych mediátorov a menia zásobovanie tkanivami krvou.

BAS (biologicky účinných látok) vykonávajú bunkovú reguláciu pomocou špeciálnych bunkových membránových receptorov. Biologicky aktívne látky modulujú aj regulačné vplyvy, pretože menia bunkovú citlivosť na nervové a hormonálne vplyvy zmenou počtu bunkových receptorov a ich podobnosti s rôznymi molekulami prenášajúcimi informácie.

BAS, tvorené v rôznych tkanivách, pôsobia autokrinne a parakrinne, ale sú schopné prenikať do krvi a pôsobiť systémovo. Niektoré z nich (kiníny) vznikajú z prekurzorov v krvnej plazme, preto tieto látky pri lokálnom pôsobení vyvolávajú dokonca rozšírený účinok podobný hormonálnemu.

Fyziologická úprava funkcií tela sa uskutočňuje prostredníctvom dobre koordinovanej interakcie NS a humorálneho systému. Nervová regulácia a humorálna regulácia spájajú funkcie tela pre jeho plnú funkčnosť a ľudské telo funguje ako celok.

Interakcia ľudského tela s podmienkami prostredia sa uskutočňuje pomocou aktívneho NS, ktorého výkon je určený reflexmi.

Najdôležitejšie pojmy teórie fyziologickej regulácie.

Pred uvažovaním o mechanizmoch neurohumorálnej regulácie sa zastavme pri najdôležitejších pojmoch tohto odvetvia fyziológie. Niektoré z nich vyvinula kybernetika. Znalosť takýchto pojmov uľahčuje pochopenie regulácie fyziologických funkcií a riešenie množstva problémov v medicíne.

Fyziologická funkcia- prejav vitálnej činnosti organizmu alebo jeho štruktúr (buniek, orgánov, systémov buniek a tkanív), zameraný na zachovanie života a plnenie geneticky a sociálne podmienených programov.

Systém- súbor vzájomne pôsobiacich prvkov, ktoré vykonávajú funkciu, ktorú nemôže vykonávať jeden jednotlivý prvok.

Prvok -štruktúrna a funkčná jednotka systému.

signál - rôzne druhy hmoty a energie, ktoré prenášajú informácie.

Informácie informácie, správy prenášané prostredníctvom komunikačných kanálov a vnímané telom.

Stimulácia- faktor vonkajšieho alebo vnútorného prostredia, ktorého vplyv na receptorové formácie tela spôsobuje zmenu v procesoch vitálnej činnosti. Dráždivé látky sa delia na primerané a nedostatočné. k vnímaniu adekvátne podnety receptory tela sa adaptujú a aktivujú pri veľmi nízkej energii ovplyvňujúceho faktora. Napríklad na aktiváciu receptorov sietnice (tyčiniek a čapíkov) stačia 1-4 kvantá svetla. nedostačujúca sú dráždivé látky, na vnímanie ktorých nie sú citlivé prvky tela prispôsobené. Napríklad čapíky a tyčinky sietnice oka nie sú prispôsobené na vnímanie mechanických vplyvov a neposkytujú zdanie vnemu ani pri výraznom dopade na ne. Len veľmi veľkou silou nárazu (nárazu) sa môžu aktivovať a vzniká pocit svetla.

Dráždivé látky sa ďalej delia podľa sily na podprahové, prahové a nadprahové. Pevnosť podprahové podnety nedostatočné na vznik zaznamenanej odpovede organizmu alebo jeho štruktúr. prahový stimul nazývané také, ktorých minimálna sila postačuje na vznik výraznej odozvy. Nadprahové podnety sú silnejšie ako prahové stimuly.

Stimulácia a signál sú podobné, ale nie jednoznačné pojmy. Jeden a ten istý stimul môže mať rôznu hodnotu signálu. Napríklad škrípanie zajaca môže byť signálom, ktorý varuje pred nebezpečenstvom príbuzných, ale pre líšku je rovnaký zvuk signálom o možnosti získať jedlo.

Podráždenie - vplyv environmentálnych alebo vnútorných faktorov na štruktúry tela. Je potrebné poznamenať, že v medicíne sa termín "podráždenie" niekedy používa v inom zmysle - na označenie reakcie tela alebo jeho štruktúr na pôsobenie podnetu.

Receptory molekulárne alebo bunkové štruktúry, ktoré vnímajú pôsobenie vonkajších alebo vnútorných faktorov prostredia a prenášajú informáciu o signálovej hodnote podnetu na následné články regulačného okruhu.

Koncepcia receptorov sa posudzuje z dvoch hľadísk: z molekulárno-biologického a morfofunkčného. V druhom prípade hovoríme o zmyslových receptoroch.

OD molekulárne biologické z hľadiska sú receptory špecializované proteínové molekuly vložené do bunkovej membrány alebo umiestnené v cytosóle a jadre. Každý typ takýchto receptorov je schopný interagovať iba s presne definovanými signálnymi molekulami - ligandy. Napríklad pre takzvané adrenoreceptory sú ligandy molekuly hormónov adrenalínu a norepinefrínu. Tieto receptory sú zabudované v membránach mnohých telesných buniek. Úlohu ligandov v tele vykonávajú biologicky aktívne látky: hormóny, neurotransmitery, rastové faktory, cytokíny, prostaglandíny. Vykonávajú svoju signalizačnú funkciu, pričom sú v biologických tekutinách vo veľmi malých koncentráciách. Napríklad obsah hormónov v krvi sa nachádza v rozmedzí 10 -7 -10 - 10 mol / l.

OD morfofunkčné z hľadiska sú receptory (senzorické receptory) špecializované bunky alebo nervové zakončenia, ktorých funkciou je vnímať pôsobenie vzruchov a zabezpečovať vznik vzruchu v nervových vláknach. V tomto zmysle sa pojem "receptor" najčastejšie používa vo fyziológii, pokiaľ ide o reguláciu poskytovanú nervovým systémom.

Súbor senzorických receptorov rovnakého typu a oblasť tela, v ktorej sú sústredené, sa nazývajú receptorové pole.

Funkciu senzorických receptorov v tele vykonávajú:

špecializované nervové zakončenia. Môžu byť voľné, bez obalu (napr. receptory bolesti kože) alebo zapuzdrené (napr. kožné hmatové receptory);

špecializované nervové bunky (neurosenzorické bunky). U ľudí sa takéto senzorické bunky nachádzajú vo vrstve epitelu lemujúcej povrch nosnej dutiny; zabezpečujú vnímanie pachových látok. V sietnici oka sú neurosenzorické bunky reprezentované čapíkmi a tyčinkami, ktoré vnímajú svetelné lúče;

3) špecializované epitelové bunky sú bunky vyvíjajúce sa z epitelového tkaniva, ktoré získali vysokú citlivosť na pôsobenie určitých typov stimulov a môžu prenášať informácie o týchto stimuloch do nervových zakončení. Takéto receptory sa nachádzajú v vnútorné ucho, chuťové poháriky jazyka a vestibulárneho aparátu, poskytujúce schopnosť vnímať zvukové vlny, chuťové vnemy, polohu a pohyb tela, resp.

nariadenia neustále sledovanie a nevyhnutná korekcia fungovania systému a jeho jednotlivých štruktúr za účelom dosiahnutia užitočného výsledku.

Fyziologická regulácia- proces, ktorý zabezpečuje zachovanie relatívnej stálosti alebo zmenu požadovaného smeru homeostázy a životných funkcií tela a jeho štruktúr.

Fyziologická regulácia vitálnych funkcií tela je charakterizovaná nasledujúcimi znakmi.

Prítomnosť uzavretých regulačných slučiek. Najjednoduchší regulačný obvod (obr. 2.1) obsahuje bloky: nastaviteľný parameter(napr. hladina glukózy v krvi, hodnota krvného tlaku), ovládacie zariadenie- v celom organizme je to nervové centrum, v samostatnej bunke - genóm, efektory- telesá a systémy, ktoré vplyvom signálov z riadiaceho zariadenia menia svoju prácu a priamo ovplyvňujú hodnotu kontrolovaného parametra.

Interakcia jednotlivých funkčných blokov takéhoto regulačného systému sa uskutočňuje prostredníctvom priamych a spätná väzba. Prostredníctvom priamych komunikačných kanálov sa informácie prenášajú z riadiaceho zariadenia do efektorov a prostredníctvom spätnoväzbových kanálov - z receptorov (senzorov), ktoré riadia

Ryža. 2.1. Diagram uzavretej slučky

ktoré určujú hodnotu kontrolovaného parametra - do riadiaceho zariadenia (napríklad z receptorov kostrového svalstva - do miechy a mozgu).

Spätná väzba (vo fyziológii sa nazýva aj reverzná aferentácia) teda zabezpečuje, že riadiace zariadenie dostane signál o hodnote (stave) riadeného parametra. Poskytuje kontrolu nad odozvou efektorov na riadiaci signál a výsledok akcie. Napríklad, ak účelom pohybu ľudskej ruky bolo otvoriť učebnicu fyziológie, spätná väzba sa vykonáva vedením impulzov pozdĺž aferentných nervových vlákien z receptorov očí, kože a svalov do mozgu. Takáto impulzácia poskytuje možnosť sledovania pohybov ruky. Vďaka tomu môže nervový systém vykonávať korekciu pohybu, aby sa dosiahol požadovaný výsledok akcie.

Pomocou spätnej väzby (reverznej aferentácie) sa regulačný obvod uzatvorí, jeho prvky sa spoja do uzavretého obvodu - sústavy prvkov. Len v prítomnosti uzavretej regulačnej slučky je možné realizovať stabilnú reguláciu parametrov homeostázy a adaptívnych reakcií.

Spätná väzba sa delí na negatívnu a pozitívnu. V tele je prevažná väčšina spätných väzieb negatívnych. To znamená, že pod vplyvom informácií, ktoré prichádzajú cez ich kanály, regulačný systém vráti vychýlený parameter na jeho pôvodnú (normálnu) hodnotu. Negatívna spätná väzba je teda nevyhnutná na udržanie stability hladiny regulovaného ukazovateľa. Naproti tomu pozitívna spätná väzba prispieva k zmene hodnoty kontrolovaného parametra, čím sa prenáša na novú úroveň. Takže na začiatku intenzívneho svalového zaťaženia impulzy z receptorov kostrového svalstva prispievajú k rozvoju zvýšenia hladiny arteriálneho krvného tlaku.

Fungovanie neurohumorálnych regulačných mechanizmov v organizme nie je vždy zamerané len na udržiavanie homeostatických konštánt na nezmenenej, prísne stabilnej úrovni. V mnohých prípadoch je pre telo životne dôležité, aby regulačné systémy reštrukturalizovali svoju prácu a zmenili hodnotu homeostatickej konštanty, zmenili takzvanú "nastavenú hodnotu" kontrolovaného parametra.

Určiť si bod(Angličtina) určiť si bod). Ide o úroveň kontrolovaného parametra, pri ktorej sa regulačný systém snaží udržať hodnotu tohto parametra.

Pochopenie prítomnosti a smeru zmien v nastavenej hodnote homeostatickej regulácie pomáha určiť príčinu patologických procesov v organizme, predvídať ich vývoj a nájsť správny spôsob liečby a prevencie.

Zvážte to pomocou príkladu hodnotenia teplotných reakcií tela. Aj keď je človek zdravý, teplota jadra tela počas dňa kolíše medzi 36 ° C a 37 ° C a večer je bližšie k 37 ° C, v noci a skoro ráno - na 36 °C To naznačuje prítomnosť cirkadiánneho rytmu zmeny hodnoty nastavenej hodnoty termoregulácie. Obzvlášť zreteľne sa však prejavuje prítomnosť zmien nastavenej hodnoty teploty jadra tela pri mnohých ľudských ochoreniach. Napríklad s rozvojom infekčných ochorení dostávajú termoregulačné centrá nervového systému signál o výskyte bakteriálnych toxínov v tele a reštrukturalizujú svoju prácu tak, aby sa zvýšila úroveň telesnej teploty. Takáto reakcia tela na zavedenie infekcie sa vyvíja fylogeneticky. Je to užitočné, pretože pri zvýšených teplotách funguje imunitný systém aktívnejšie a podmienky pre rozvoj infekcie sa zhoršujú. Preto pri horúčke nie je vždy potrebné predpisovať antipyretiká. Ale keďže veľmi vysoká teplota telesného jadra (viac ako 39 °C, najmä u detí) môže byť pre organizmus nebezpečná (predovšetkým z hľadiska poškodenia nervovej sústavy), musí sa lekár rozhodnúť individuálne v každom individuálny prípad. Ak sa pri telesnej teplote 38,5 – 39 °C objavia príznaky ako svalová triaška, zimnica, keď sa človek zabalí do deky, snaží sa zahriať, potom je zrejmé, že mechanizmy termoregulácie naďalej mobilizujú všetky zdroje produkciu tepla a spôsoby šetrenia tepla v tele. To znamená, že nastavená hodnota ešte nebola dosiahnutá a v blízkej budúcnosti sa telesná teplota zvýši a dosiahne nebezpečné limity. Ale ak sa pri rovnakej teplote u pacienta objaví silné potenie, svalové chvenie zmizne a on sa otvorí, potom je jasné, že nastavená hodnota už bola dosiahnutá a mechanizmy termoregulácie zabránia ďalšiemu zvýšeniu teploty. V takejto situácii môže lekár na určitý čas v niektorých prípadoch upustiť od predpisovania antipyretiká.

Úrovne regulačných systémov. Existujú nasledujúce úrovne:

subcelulárne (napríklad samoregulácia reťazcov biochemických reakcií spojených do biochemických cyklov);

bunková - regulácia intracelulárnych procesov pomocou biologicky aktívnych látok (autokrinia) a metabolitov;

tkanivo (parakrínia, tvorivé spojenia, regulácia bunkovej interakcie: adhézia, integrácia do tkaniva, synchronizácia delenia a funkčná aktivita);

orgán - samoregulácia jednotlivých orgánov, ich fungovanie ako celku. Takáto regulácia sa uskutočňuje tak v dôsledku humorálnych mechanizmov (parakrinia, tvorivé spojenia), ako aj nervových buniek, ktorých telá sú umiestnené vo vnútroorgánových autonómnych gangliách. Tieto neuróny interagujú a vytvárajú intraorganické reflexné oblúky. Zároveň sa prostredníctvom nich realizujú aj regulačné vplyvy centrálnej nervovej sústavy na vnútorné orgány;

organizmová regulácia homeostázy, celistvosť organizmu, tvorba regulačných funkčných systémov, ktoré zabezpečujú vhodné behaviorálne reakcie, adaptácia organizmu na zmeny podmienok prostredia.

V tele teda existuje veľa úrovní regulačných systémov. Najjednoduchšie systémy tela sú kombinované do zložitejších, ktoré sú schopné vykonávať nové funkcie. V tomto prípade jednoduché systémy spravidla poslúchajú riadiace signály zo zložitejších systémov. Táto podriadenosť sa nazýva hierarchia regulačných systémov.

Mechanizmy na implementáciu týchto nariadení budú podrobnejšie diskutované nižšie.

Jednota a charakteristické črty nervovej a humorálnej regulácie. Mechanizmy regulácie fyziologických funkcií sa tradične delia na nervové a humorálne.

hoci v skutočnosti tvoria jeden regulačný systém, ktorý zabezpečuje udržanie homeostázy a adaptívnu činnosť organizmu. Tieto mechanizmy majú početné súvislosti ako na úrovni fungovania nervových centier, tak aj pri prenose signálových informácií do efektorových štruktúr. Stačí povedať, že pri implementácii najjednoduchšieho reflexu ako základného mechanizmu nervovej regulácie sa prenos signalizácie z jednej bunky do druhej uskutočňuje prostredníctvom humorálnych faktorov - neurotransmiterov. Citlivosť senzorických receptorov na pôsobenie stimulov a funkčný stav neurónov sa mení pod vplyvom hormónov, neurotransmiterov, množstva ďalších biologicky aktívnych látok, ako aj najjednoduchších metabolitov a minerálnych iónov (K + Na + CaCI -) . Nervový systém zase môže spustiť alebo opraviť humorálnu reguláciu. Humorálna regulácia v tele je pod kontrolou nervového systému.

Vlastnosti nervovej a humorálnej regulácie v tele. Humorálne mechanizmy sú fylogeneticky staršie, vyskytujú sa už aj u jednobunkových živočíchov a nadobúdajú veľkú diverzitu aj u mnohobunkových organizmov a najmä u ľudí.

Nervové mechanizmy regulácie sa formovali fylogeneticky neskôr a vytvárajú sa postupne v ontogenéze človeka. Takáto regulácia je možná len v mnohobunkových štruktúrach, ktoré majú nervové bunky, ktoré sa spájajú do nervových okruhov a vytvárajú reflexné oblúky.

Humorálna regulácia sa uskutočňuje distribúciou signálnych molekúl v telesných tekutinách podľa princípu „každý, všetko, každý“ alebo princípu „rádiovej komunikácie“

Nervová regulácia prebieha podľa princípu „list s adresou“ alebo „telegrafná komunikácia.“ Signál sa prenáša z nervových centier do presne definovaných štruktúr, napríklad na presne definované svalové vlákna alebo ich skupiny v konkrétnom svale . Iba v tomto prípade sú možné cielené, koordinované ľudské pohyby.

Humorálna regulácia sa spravidla uskutočňuje pomalšie ako nervová regulácia. Rýchlosť signálu (akčný potenciál) v rýchlych nervových vláknach dosahuje 120 m/s, pričom rýchlosť transportu signálnej molekuly

kula s prietokom krvi v tepnách približne 200-krát a v kapilárach - tisíckrát menej.

Príchod nervového impulzu do efektorového orgánu takmer okamžite spôsobí fyziologický účinok (napríklad kontrakciu kostrového svalu). Reakcia na mnohé hormonálne signály je pomalšia. Napríklad prejav reakcie na pôsobenie hormónov štítnej žľazy a kôry nadobličiek nastáva po desiatkach minút až hodín.

Humorálne mechanizmy majú primárny význam pri regulácii metabolických procesov, rýchlosti bunkového delenia, rastu a špecializácie tkanív, puberty a adaptácie na meniace sa podmienky. vonkajšie prostredie.

v nervovom systéme zdravé telo ovplyvňuje všetky humorálne regulácie, vykonáva ich korekciu. Nervový systém má však svoje špecifické funkcie. Reguluje životne dôležité procesy vyžadujúce rýchle reakcie, zabezpečuje vnímanie signálov prichádzajúcich zo zmyslových receptorov zmyslových orgánov, kože a vnútorných orgánov. Reguluje tonus a kontrakcie kostrových svalov, ktoré zabezpečujú udržanie držania tela a pohyb tela v priestore. Nervový systém poskytuje prejav takých mentálnych funkcií, ako sú pocity, emócie, motivácia, pamäť, myslenie, vedomie, reguluje behaviorálne reakcie zamerané na dosiahnutie užitočného adaptívneho výsledku.

Napriek funkčnej jednote a početným vzájomným vzťahom nervových a humorálnych regulácií v tele, z dôvodu pohodlia pri štúdiu mechanizmov implementácie týchto regulácií ich budeme posudzovať samostatne.

Charakterizácia mechanizmov humorálnej regulácie v tele. Humorálna regulácia sa uskutočňuje prenosom signálov pomocou biologicky aktívnych látok cez tekuté médiá tela. Medzi biologicky aktívne látky organizmu patria: hormóny, neurotransmitery, prostaglandíny, cytokíny, rastové faktory, endotel, oxid dusnatý a množstvo ďalších látok. Na plnenie ich signalizačnej funkcie stačí veľmi malé množstvo týchto látok. Napríklad hormóny plnia svoju regulačnú úlohu, keď je ich koncentrácia v krvi v rozmedzí 10 -7 -10 0 mol / l.

Humorálna regulácia je rozdelená na endokrinnú a lokálnu.

Endokrinná regulácia vykonávané v dôsledku fungovania žliaz vnútorná sekrécia(endokrinné žľazy), čo sú špecializované orgány, ktoré vylučujú hormóny. Hormóny- vyrobené biologicky aktívne látky Endokrinné žľazy, prenášané krvou a majúce špecifické regulačné účinky na životnú aktivitu buniek a tkanív. Charakteristickým znakom endokrinnej regulácie je, že endokrinné žľazy vylučujú hormóny do krvi a týmto spôsobom sú tieto látky dodávané takmer do všetkých orgánov a tkanív. Odpoveď na pôsobenie hormónu však môže byť len z tých buniek (cieľov) na membránach, v ktorých cytosóle alebo jadre sú receptory pre príslušný hormón.

Výrazná vlastnosť lokálna humorálna regulácia spočíva v tom, že biologicky aktívne látky produkované bunkou nevstupujú do krvného obehu, ale pôsobia na bunku, ktorá ich produkuje, a na jej bezprostredné prostredie, pričom sa šíri medzibunkovou tekutinou v dôsledku difúzie. Takáto regulácia sa delí na reguláciu metabolizmu v bunke v dôsledku metabolitov, autokrínie, parakrínie, juxtakrínie, interakcií prostredníctvom medzibunkových kontaktov.

Regulácia metabolizmu v bunke vďaka metabolitom. Metabolity sú konečné a medziprodukty metabolických procesov v bunke. Účasť metabolitov na regulácii bunkových procesov je spôsobená prítomnosťou reťazcov funkčne súvisiacich biochemických reakcií v metabolizme - biochemických cyklov. Je charakteristické, že už v takýchto biochemických cykloch sú hlavné znaky biologickej regulácie, prítomnosť uzavretej regulačnej slučky a negatívnej spätnej väzby, ktorá zaisťuje uzavretie tejto slučky. Napríklad reťazce takýchto reakcií sa používajú pri syntéze enzýmov a látok podieľajúcich sa na tvorbe adenozíntrifosfátu (ATP). ATP je látka, v ktorej sa hromadí energia, ktorú bunky ľahko využijú nanajvýš rôzne procesyživotne dôležitá činnosť: pohyb, syntéza organických látok, rast, transport látok cez bunkové membrány.

autokrinný mechanizmus. Pri tomto type regulácie sa signálna molekula syntetizovaná v bunke uvoľňuje cez

Receptor r t Endokrinný

asi? m ooo

Augocrinia Paracrinia Yuxtacrinia t

Ryža. 2.2. Typy humorálnej regulácie v tele

bunkovej membrány do medzibunkovej tekutiny a viaže sa na receptor na vonkajšom povrchu membrány (obr. 2.2). Bunka teda reaguje na v nej syntetizovanú signálnu molekulu – ligand. Pripojenie ligandu k receptoru na membráne spôsobí aktiváciu tohto receptora a v bunke spustí celú kaskádu biochemických reakcií, ktoré zaistia zmenu jej životnej aktivity. Autokrinnú reguláciu často využívajú bunky imunitného a nervového systému. Táto autoregulačná dráha je nevyhnutná na udržanie stabilnej hladiny sekrécie určitých hormónov. Napríklad pri prevencii nadmernej sekrécie inzulínu P-bunkami pankreasu je dôležitý inhibičný účinok nimi vylučovaného hormónu na aktivitu týchto buniek.

parakrinný mechanizmus. Uskutočňuje sa sekréciou signálnych molekúl bunkou, ktoré prechádzajú do medzibunkovej tekutiny a ovplyvňujú životnú aktivitu susedných buniek (obr. 2.2). Charakteristickým rysom tohto typu regulácie je, že pri prenose signálu existuje štádium difúzie molekuly ligandu cez medzibunkovú tekutinu z jednej bunky do iných susedných buniek. Bunky pankreasu, ktoré vylučujú inzulín, teda ovplyvňujú bunky tejto žľazy, ktoré vylučujú ďalší hormón, glukagón. Rastové faktory a interleukíny ovplyvňujú delenie buniek, prostaglandíny - na tonus hladkého svalstva, mobilizáciu Ca 2+ Tento typ signalizácie je dôležitý pri regulácii rastu tkaniva počas embryonálneho vývoja, hojení rán, pre rast poškodených nervových vlákien a pri prenose vzruchu. v synapsiách.

Nedávne štúdie ukázali, že niektoré bunky (najmä nervové bunky) musia neustále prijímať špecifické signály, aby si zachovali svoju životne dôležitú aktivitu.

L1 zo susedných buniek. Medzi týmito špecifickými signálmi sú obzvlášť dôležité rastové faktory (NGF). Pri absencii dlhodobého vystavenia týmto signálnym molekulám nervové bunky spúšťajú program sebadeštrukcie. Tento mechanizmus bunkovej smrti sa nazýva apoptóza.

Parakrinná regulácia sa často používa súčasne s autokrinnou reguláciou. Napríklad pri prenose vzruchu v synapsiách sa signálne molekuly uvoľnené nervovým zakončením viažu nielen na receptory susednej bunky (na postsynaptickej membráne), ale aj na receptory na membráne tej istej bunky. nervové zakončenie(t.j. presynaptická membrána).

Juxtakrinný mechanizmus. Vykonáva sa prenosom signálnych molekúl priamo z vonkajšieho povrchu membrány jednej bunky na membránu druhej bunky. K tomu dochádza pod podmienkou priameho kontaktu (pripojenie, lepenie) membrán dvoch buniek. K takémuto prichyteniu dochádza napríklad pri interakcii leukocytov a krvných doštičiek s endotelom krvných kapilár v mieste, kde je zápalový proces. Na membránach lemujúcich kapiláry buniek sa v mieste zápalu objavujú signálne molekuly, ktoré sa viažu na receptory. určité typy leukocyty. Toto spojenie vedie k aktivácii pripojenia leukocytov na povrch cievy. Potom môže nasledovať komplex biologické reakcie, ktoré zabezpečujú prechod leukocytov z kapiláry do tkaniva a nimi potlačenie zápalovej reakcie.

Interakcie prostredníctvom medzibunkových kontaktov. Vykonáva sa cez medzimembránové spojenia (vložené disky, nexusy). Veľmi častý je najmä prenos signálnych molekúl a niektorých metabolitov cez medzerové spojenia – nexusy. Pri vytváraní nexusov sa špeciálne proteínové molekuly (konexóny) bunkovej membrány spájajú do 6 kusov tak, že tvoria prstenec s pórom vo vnútri. Na membráne susednej bunky (presne opačne) sa vytvorí rovnaký prstencový útvar s pórom. Dva centrálne póry sa spájajú a vytvárajú kanál prenikajúci cez membrány susedných buniek. Šírka kanála je dostatočná na prechod mnohých biologicky aktívnych látok a metabolitov. Ca 2+ ióny voľne prechádzajú cez nexus, sú silnými regulátormi vnútrobunkových procesov.

Nexusy vďaka svojej vysokej elektrickej vodivosti prispievajú k šíreniu lokálnych prúdov medzi susednými bunkami a k ​​vytvoreniu funkčnej jednoty tkaniva. Takéto interakcie sú obzvlášť výrazné v bunkách srdcového svalu a hladkých svalov. Porušenie stavu medzibunkových kontaktov vedie k patológii srdca, zmenám

zvýšenie svalového tonusu ciev, slabosť kontrakcie maternice a zmeny v rade ďalších predpisov.

Kontakty medzi bunkami, ktoré slúžia na posilnenie fyzického spojenia medzi membránami, sa nazývajú tesné spoje a lepiace pásy. Takéto kontakty môžu mať formu kruhového pásu prechádzajúceho medzi bočnými povrchmi článku. Zhutnenie a zvýšenie pevnosti týchto zlúčenín je zabezpečené naviazaním proteínov myozínu, aktinínu, tropomyozínu, vinculínu atď. na povrch membrán.Tesné zlúčeniny prispievajú k integrácii buniek do tkaniva, ich adhézii a odolnosti tkaniva k mechanickému namáhaniu. Podieľajú sa aj na tvorbe bariérových útvarov v tele. Tesné spojenia sú obzvlášť výrazné medzi endotelom lemujúcim cievy mozgu. Znižujú priepustnosť týchto ciev pre látky cirkulujúce v krvi.

Vo všetkých humorálnych reguláciách, uskutočňovaných za účasti špecifických signálnych molekúl, dôležitá úloha hrať bunkové a intracelulárne membrány. Preto, aby sme pochopili mechanizmus humorálnej regulácie, je potrebné poznať prvky fyziológie bunkových membrán.

Ryža. 2.3. Schéma štruktúry bunkovej membrány

Nosný proteín

(sekundárne aktívne

doprava)

Membránový proteín

Proteín PKC

dvojitá vrstva fosfolipidov

Antigény

Extracelulárny povrch

Vnútrobunkové prostredie

Vlastnosti štruktúry a vlastností bunkových membrán. Všetky bunkové membrány sa vyznačujú jedným princípom štruktúry (obr. 2.3). Sú založené na dvoch vrstvách lipidov (molekuly tuku, z ktorých väčšinu tvoria fosfolipidy, ale sú tu aj cholesterol a glykolipidy). Membránové lipidové molekuly majú hlavu (miesto, ktoré priťahuje vodu a snaží sa s ňou interagovať, nazývané sprievodca

profil) a chvost, ktorý je hydrofóbny (odpudzuje molekuly vody, vyhýba sa ich blízkosti). V dôsledku tohto rozdielu vo vlastnostiach hlavy a chvosta lipidových molekúl sa pri dopade na hladinu vody zoradia do radov: hlava k hlave, chvost k chvostu a vytvoria dvojitú vrstvu, v ktorej hydrofilné hlavy tvárou k vode a hydrofóbne chvosty oproti sebe. Chvosty sú vo vnútri tejto dvojitej vrstvy. Prítomnosť lipidovej vrstvy tvorí uzavretý priestor, izoluje cytoplazmu od okolitého vodného prostredia a vytvára prekážku pre prechod vody a látok v nej rozpustných cez bunkovú membránu. Hrúbka takejto lipidovej dvojvrstvy je približne 5 nm.

Membrána obsahuje aj proteíny. Ich molekuly podľa objemu a hmotnosti sú 40-50 krát väčšie ako molekuly membránových lipidov. Vďaka proteínom dosahuje hrúbka membrány -10 nm. Napriek skutočnosti, že celkové hmotnosti proteínov a lipidov vo väčšine membrán sú takmer rovnaké, počet molekúl proteínov v membráne je desaťkrát menší ako počet molekúl lipidov. Typicky sú molekuly proteínov rozptýlené. Sú akoby rozpustené v membráne, môžu sa v nej pohybovať a meniť svoju polohu. To bol dôvod, prečo bola štruktúra membrány tzv tekutá mozaika. Molekuly lipidov sa tiež môžu pohybovať pozdĺž membrány a dokonca preskakovať z jednej lipidovej vrstvy na druhú. V dôsledku toho má membrána známky tekutosti a zároveň má vlastnosť samoskladania, môže sa zotaviť z poškodenia v dôsledku vlastnosti lipidových molekúl usporiadať sa do dvojitej lipidovej vrstvy.

Proteínové molekuly môžu preniknúť cez celú membránu tak, že ich koncové časti vyčnievajú za jej priečne hranice. Takéto bielkoviny sa nazývajú transmembránový alebo integrálne. Existujú aj bielkoviny, ktoré sú len čiastočne ponorené do membrány alebo sa nachádzajú na jej povrchu.

Proteíny bunkovej membrány vykonávajú množstvo funkcií. Pre realizáciu každej funkcie poskytuje bunkový genóm spúšťač pre syntézu špecifického proteínu. Aj v relatívne jednoduchej membráne erytrocytov je asi 100 rôznych proteínov. Medzi najdôležitejšie funkcie membránových proteínov patria: 1) receptor – interakcia so signálnymi molekulami a prenos signálu do bunky; 2) transport - prenos látok cez membrány a zabezpečenie výmeny medzi cytozolom a prostredím. Existuje niekoľko typov proteínových molekúl (translokáz), ktoré zabezpečujú transmembránový transport. Medzi nimi sú proteíny, ktoré tvoria kanály, ktoré prenikajú membránou a cez ne dochádza k difúzii určitých látok medzi cytozolom a extracelulárnym priestorom. Takéto kanály sú najčastejšie iónovo selektívne; prechádzajú ióny len jednej látky. Existujú aj kanály, ktorých selektivita je menšia, napríklad prepúšťajú ióny Na + a K +, K + a C1 ~. Existujú aj nosné proteíny, ktoré zabezpečujú transport látky cez membránu zmenou jej polohy v tejto membráne; 3) lepidlo - proteíny spolu so sacharidmi sa podieľajú na realizácii adhézie (zlepenie, zlepenie buniek počas imunitných reakcií, spájanie buniek do vrstiev a tkanív); 4) enzymatické - niektoré proteíny vložené do membrány pôsobia ako katalyzátory biochemických reakcií, ktorých priebeh je možný len v kontakte s bunkovými membránami; 5) mechanické - proteíny zabezpečujú pevnosť a elasticitu membrán, ich spojenie s cytoskeletom. Napríklad v erytrocytoch zohráva túto úlohu proteín spektrín, ktorý je vo forme sieťovej štruktúry pripojený k vnútornému povrchu membrány erytrocytov a má spojenie s intracelulárnymi proteínmi, ktoré tvoria cytoskelet. To dáva erytrocytom elasticitu, schopnosť meniť a obnovovať tvar pri prechode krvnými kapilárami.

Sacharidy tvoria len 2-10% hmoty membrány, ich množstvo v rôzne bunky premenlivý. Vďaka sacharidom sa uskutočňujú niektoré typy medzibunkových interakcií, podieľajú sa na rozpoznávaní cudzích antigénov bunkou a spolu s proteínmi vytvárajú akúsi antigénnu štruktúru povrchovej membrány vlastnej bunky. Pomocou takýchto antigénov sa bunky navzájom rozpoznávajú, spájajú sa do tkaniva a na krátky čas sa zlepia, aby preniesli signálne molekuly. Zlúčeniny bielkovín s cukrami sa nazývajú glykoproteíny. Ak sú sacharidy kombinované s lipidmi, potom sa takéto molekuly nazývajú glykolipidy.

Vplyvom vzájomného pôsobenia látok obsiahnutých v membráne a relatívnej usporiadanosti ich usporiadania získava bunková membrána množstvo vlastností a funkcií, ktoré nemožno zredukovať na jednoduchý súčet vlastností látok, ktoré ju tvoria.

Funkcie bunkových membrán a mechanizmy ich realizácie

K hlavnémufunkcie bunkových membrán pripisuje sa vytvoreniu membrány (bariéry), ktorá oddeľuje cytosól od

^stlačenie prostredie, a ohraničenie a tvar bunky;o poskytovaní medzibunkových kontaktov, sprevádzané panie membrány (adhézia). Dôležitá je medzibunková adhézia ° spájam rovnaký typ buniek do tkaniva, tvorba gis- hematickej bariéry, implementácia imunitných reakcií; a interakcia s nimi, ako aj prenos signálov do bunky; 4) poskytovanie membránových proteínov-enzýmov na katalýzu biochemických látok reakcie, prechádza v blízkej membránovej vrstve. Niektoré z týchto proteínov pôsobia aj ako receptory. Väzba ligandu na stakimireceptor aktivuje jeho enzymatické vlastnosti; 5) Zabezpečenie polarizácie membrány, generovanie rozdielu elektrické potenciály medzi vonkajšími a interné strane membrány; 6) vytvorenie imunitnej špecifickosti bunky v dôsledku prítomnosti antigénov v membránovej štruktúre. Úloha antigénov je spravidla vykonávaná úsekmi proteínových molekúl vyčnievajúcich nad povrch membrány a s nimi spojených uhľohydrátových molekúl. Na imunitnej špecifickosti záleží, keď sa bunky spájajú do tkaniva a interagujú s bunkami imunitného dohľadu v tele; 7) zabezpečenie selektívnej priepustnosti látok cez membránu a ich transport medzi cytozolom a prostredím (pozri nižšie).

Vyššie uvedený zoznam funkcií bunkových membrán naznačuje, že sa na mechanizmoch podieľajú mnohostranne neurohumorálna regulácia v tele. Bez znalosti množstva javov a procesov, ktoré zabezpečujú membránové štruktúry, nie je možné niektoré pochopiť a vedome uskutočniť diagnostické postupy a lekárske činnosti. Napríklad pre správnu aplikáciu mnohých liečivých látok je potrebné vedieť, do akej miery každý z nich preniká z krvi do tkanivového moku a do cytosolu.

difúzne a ja a transport látok cez bunku membrány. Prechod látok cez bunkové membrány sa uskutočňuje v dôsledku rôznych typov difúzie alebo aktívneho

dopravy.

jednoduchá difúzia sa uskutočňuje v dôsledku koncentračných gradientov určitej látky, elektrického náboja alebo osmotického tlaku medzi stranami bunkovej membrány. Napríklad priemerný obsah sodíkových iónov v krvnej plazme je 140 mM / l av erytrocytoch - približne 12-krát menej. Tento koncentračný rozdiel (gradient) vytvára hnacia sila, ktorý zabezpečuje prechod sodíka z plazmy do erytrocytov. Rýchlosť takéhoto prechodu je však nízka, keďže membrána má veľmi nízku permeabilitu pre ióny Na+, pričom priepustnosť tejto membrány pre draslík je oveľa väčšia. Energia bunkového metabolizmu sa nevynakladá na procesy jednoduchej difúzie. Zvýšenie rýchlosti jednoduchej difúzie je priamo úmerné koncentračnému gradientu látky medzi stranami membrány.

Uľahčená difúzia, ako jednoduchý, sleduje koncentračný gradient, ale líši sa od jednoduchého v tom, že špecifické molekuly nosiča sa nevyhnutne podieľajú na prechode látky cez membránu. Tieto molekuly prenikajú membránou (môžu vytvárať kanály) alebo sú s ňou aspoň spojené. Prepravovaná látka musí kontaktovať prepravcu. Potom transportér zmení svoju lokalizáciu v membráne alebo jej konformáciu tak, že látku dopraví na druhú stranu membrány. Ak je pre transmembránový prechod látky nevyhnutná účasť nosiča, potom sa často používa termín „difúzia“ namiesto termínu transport látky cez membránu.

Pri uľahčenej difúzii (na rozdiel od jednoduchej) ak dôjde k zvýšeniu gradientu transmembránovej koncentrácie látky, potom sa rýchlosť jej prechodu cez membránu zvyšuje len dovtedy, kým sa nezapoja všetky membránové nosiče. Pri ďalšom zvyšovaní takéhoto sklonu zostane rýchlosť dopravy nezmenená; volá sa to saturačný fenomén. Príklady transportu látok uľahčenou difúziou sú: prenos glukózy z krvi do mozgu, reabsorpcia aminokyselín a glukózy z primárneho moču do krvi v obličkových tubuloch.

Výmenná difúzia - transport látok, pri ktorom môže dochádzať k výmene molekúl tej istej látky umiestnenej pozdĺž rôzne strany membrány. Koncentrácia látky na každej strane membrány zostáva nezmenená.

Variáciou výmennej difúzie je výmena molekuly jednej látky za jednu alebo viacero molekúl inej látky. Napríklad vo vláknach hladkého svalstva krvných ciev a priedušiek je jedným zo spôsobov, ako odstrániť ióny Ca 2+ z bunky, ich výmena za extracelulárne ióny Na +. bunka. Vytvára sa vzájomne závislý pohyb sodíka a vápnika cez membránu v opačných smeroch (tento typ transportu sa nazýva antiport). Bunka sa tak zbaví nadbytočného Ca 2+, čo je nevyhnutná podmienka pre relaxáciu hladkých svalových vlákien. Znalosť mechanizmov transportu iónov cez membrány a spôsobov ovplyvňovania tohto transportu je nevyhnutnou podmienkou nielen pre pochopenie mechanizmov regulácie životných funkcií, ale aj pre správny výber liekov na liečbu. Vysoké číslo choroby ( hypertenzia, bronchiálna astma, srdcové arytmie, porušenie vody metabolizmus soli atď.).

aktívny transport sa líši od pasívneho tým, že ide proti gradientom koncentrácia látky, využívajúc energiu ATP, ktorá vzniká v dôsledku bunkového metabolizmu. Vďaka aktívnemu transportu možno prekonať sily nielen koncentrácie, ale aj elektrického gradientu. Napríklad pri aktívnom transporte Na + z bunky sa prekonáva nielen koncentračný gradient (vonku je obsah Na + 10-15 krát vyšší), ale aj odpor nabíjačka(vonku je bunková membrána v drvivej väčšine buniek kladne nabitá a to vytvára protiakciu k uvoľňovaniu kladne nabitého Na + z bunky).

Aktívny transport Na+ zabezpečuje proteín Na+, K+ závislá ATPáza. V biochémii sa k názvu proteínu pridáva koncovka „aza“, ak má enzymatické vlastnosti. Názov Na +, K +-dependentná ATPáza teda znamená, že táto látka je proteín, ktorý štiepi kyselinu adenozíntrifosforečnú len vtedy, ak dôjde k obligátnej interakcii s iónmi Na + a K +, sodíkové ióny a transport dvoch draselných iónov do bunka.

Existujú aj bielkoviny, ktoré aktívne transportujú ióny vodíka, vápnika a chlóru. Vo vláknach kostrového svalstva je Ca 2+-dependentná ATPáza zabudovaná do membrán sarkoplazmatického retikula, ktoré tvorí vnútrobunkové nádoby (cisternu, pozdĺžne trubice), v ktorých sa hromadí Ca 2+.Vápniková pumpa v dôsledku energie štiepenia ATP prenáša Ca 2+ ióny zo sarkoplazmy do cisterien retikula a môžu v nich vytvárať koncentráciu Ca + blížiacu sa 1 (G 3 M, t.j. 10 000-krát väčšiu ako v sarkoplazme vlákna.

sekundárny aktívny transport vyznačujúci sa tým, že prenos látky cez membránu je spôsobený koncentračným gradientom inej látky, pre ktorú existuje aktívny transportný mechanizmus. Najčastejšie dochádza k sekundárnemu aktívnemu transportu pomocou sodíkového gradientu, t.j. Na+ prechádza cez membránu smerom k svojej nižšej koncentrácii a ťahá so sebou ďalšiu látku. V tomto prípade sa zvyčajne používa špecifický nosný proteín zabudovaný do membrány.

Napríklad transport aminokyselín a glukózy z primárneho moču do krvi, uskutočnený v počiatočnom úseku obličkové tubuly, je spôsobené tým, že tubulárna membrána transportuje proteín epitel sa viaže na aminokyselinu a sodíkový ión a až potom zmení svoju polohu v membráne tak, že prenesie aminokyselinu a sodík do cytoplazmy. Pre prítomnosť takéhoto transportu je potrebné, aby koncentrácia sodíka mimo bunky bola oveľa vyššia ako vo vnútri.

Na pochopenie mechanizmov humorálnej regulácie v organizme je potrebné poznať nielen štruktúru a priepustnosť bunkových membrán pre rôzne látky, ale aj štruktúru a priepustnosť zložitejších útvarov nachádzajúcich sa medzi krvou a tkanivami rôznych orgánov.

Fyziológia histohematických bariér (HGB). Histohematické bariéry sú kombináciou morfologických, fyziologických a fyzikálno-chemických mechanizmov, ktoré fungujú ako celok a regulujú interakcie medzi krvou a orgánmi. Histohematické bariéry sa podieľajú na vytváraní homeostázy tela a jednotlivých orgánov. Vďaka prítomnosti HGB žije každý orgán vo svojom špeciálnom prostredí, ktoré sa môže zložením jednotlivých zložiek výrazne líšiť od krvnej plazmy. Obzvlášť silné bariéry existujú medzi krvou a mozgom, krvou a tkanivom pohlavných žliaz, krvou a vlhkosťou očnej komory. Priamy kontakt s krvou má bariérovú vrstvu tvorenú endotelom krvných kapilár, potom prichádza bazálna membrána so spericytmi (stredná vrstva) a potom adventiciálne bunky orgánov a tkanív (vonkajšia vrstva). Histohematické bariéry, meniace svoju priepustnosť pre rôzne látky, môžu obmedziť alebo uľahčiť ich dodanie do orgánu. Pre množstvo toxických látok sú nepreniknuteľné. Toto je ich ochranná funkcia.

Hematoencefalická bariéra (BBB) ​​- je to súbor morfologických štruktúr, fyziologických a fyzikálno-chemických mechanizmov, ktoré fungujú ako celok a regulujú interakciu krvi a mozgového tkaniva. Morfologickým základom BBB je endotel a bazálna membrána cerebrálnych kapilár, intersticiálne elementy a glykokalyx, neuroglia, ktorých zvláštne bunky (astrocyty) pokrývajú nohami celý povrch kapiláry. Bariérové ​​mechanizmy tiež zahŕňajú transportné systémy endotelu kapilárnych stien, vrátane pino- a exocytózy, endoplazmatické retikulum, tvorbu kanálikov, enzýmové systémy, ktoré modifikujú alebo ničia prichádzajúce látky, ako aj proteíny, ktoré pôsobia ako nosiče. V štruktúre endotelových membrán mozgových kapilár, ako aj v mnohých iných orgánoch, sa našli akvaporínové proteíny, ktoré vytvárajú kanály, ktoré selektívne prepúšťajú molekuly vody.

Mozgové kapiláry sa líšia od kapilár v iných orgánoch tým, že endotelové bunky tvoria súvislú stenu. V miestach kontaktu sa vonkajšie vrstvy endotelových buniek spájajú a vytvárajú takzvané tesné spojenia.

Medzi funkcie BBB patria ochranné a regulačné. Chráni mozog pred pôsobením cudzorodých a toxických látok, podieľa sa na transporte látok medzi krvou a mozgom, a tým vytvára homeostázu medzibunkovej tekutiny mozgu a mozgovomiechového moku.

Hematoencefalická bariéra je selektívne priepustná pre rôzne látky. Niektoré biologicky aktívne látky (napríklad katecholamíny) cez túto bariéru prakticky neprechádzajú. Výnimkou je iba malé oblasti bariéry na hranici s hypofýzou, epifýzou a niektorými oblasťami hypotalamu, kde je priepustnosť BBB pre všetky látky vysoká. V týchto oblastiach boli nájdené medzery alebo kanály prenikajúce do endotelu, cez ktoré látky z krvi prenikajú do extracelulárnej tekutiny mozgového tkaniva alebo do samotných neurónov.

Vysoká priepustnosť BBB v týchto oblastiach umožňuje biologicky aktívnym látkam dostať sa k tým neurónom hypotalamu a žľazovým bunkám, na ktorých sa uzatvára regulačný okruh neuroendokrinných systémov tela.

Charakteristickým znakom fungovania BBB je regulácia priepustnosti látok primerane prevládajúcim podmienkam. Regulácia je spôsobená: 1) zmenami v oblasti otvorených kapilár, 2) zmenami rýchlosti prietoku krvi, 3) zmenami stavu bunkových membrán a medzibunkovej hmoty, aktivity bunkových enzýmových systémov, pinotu a exocytózy.

Predpokladá sa, že BBB, zatiaľ čo vytvára významnú prekážku pre prenikanie látok z krvi do mozgu, zároveň dobre prechádza tieto látky v opačnom smere z mozgu do krvi.

Priepustnosť BBB pre rôzne látky sa veľmi líši. Látky rozpustné v tukoch spravidla prenikajú do BBB ľahšie ako látky rozpustné vo vode. Pomerne ľahko preniká kyslíkom, oxid uhličitý nikotín, etylalkohol, heroín, antibiotiká rozpustné v tukoch (chloramfenikol atď.).

Glukóza nerozpustná v tukoch a niektoré esenciálne aminokyseliny nemôžu prejsť do mozgu jednoduchou difúziou. Sú uznávané a prepravované špeciálnymi prepravcami. Transportný systém je natoľko špecifický, že rozlišuje stereoizoméry D- a L-glukózy.D-glukóza je transportovaná, zatiaľ čo L-glukóza nie. Tento transport zabezpečujú nosné proteíny zabudované v membráne. Transport nie je citlivý na inzulín, ale je inhibovaný cytocholazínom B.

Veľké neutrálne aminokyseliny (napr. fenylalanín) sa transportujú podobne.

Je tu aj aktívna doprava. Napríklad vďaka aktívnemu transportu proti koncentračným gradientom sa transportujú ióny Na + K +, aminokyselina glycín, ktorá pôsobí ako inhibičný mediátor.

Uvedené materiály charakterizujú spôsoby prieniku biologicky dôležitých látok cez biologické bariéry. Sú nevyhnutné pre pochopenie humoru prídel v tele.

Kontrolné otázky a úlohy

Aké sú základné podmienky na udržanie vitálnej činnosti organizmu?

Aká je interakcia organizmu s vonkajším prostredím? Definujte pojem prispôsobenie sa prostrediu existencie.

Aké je vnútorné prostredie tela a jeho zložiek?

Čo je homeostáza a homeostatické konštanty?

Vymenujte hranice fluktuácií tvrdých a plastických homeostatických konštánt. Definujte pojem ich cirkadiánnych rytmov.

Zoznam najdôležitejšie pojmy teórie homeostatickej regulácie.

7 Definujte podráždenie a dráždivé látky. Ako sa klasifikujú stimuly?

Aký je rozdiel medzi pojmom „receptor“ z molekulárneho biologického a morfofunkčného hľadiska?

Definujte pojem ligandy.

Čo je fyziologická regulácia a regulácia s uzavretou slučkou? Aké sú jeho súčasti?

Vymenujte typy a úlohu spätnej väzby.

Uveďte definíciu pojmu nastavená hodnota homeostatickej regulácie.

Aké sú úrovne regulačných systémov?

Aká je jednota a charakteristické črty nervovej a humorálnej regulácie v tele?

Aké sú typy humorálnej regulácie? Dajte im popis.

Aká je štruktúra a vlastnosti bunkových membrán?

17 Aké sú funkcie bunkových membrán?

Aká je difúzia a transport látok cez bunkové membrány?

Opíšte a uveďte príklady aktívneho membránového transportu.

Definujte pojem histohematické bariéry.

Čo je hematoencefalická bariéra a aká je jej úloha? t;

Jednota a celistvosť celého organizmu, všetkých jeho funkcií je zabezpečená pôsobením regulačných mechanizmov. Jeden z nich - humorálny alebo chemický regulačný mechanizmus sa objavil na skoré štádium vývoj živých bytostí. Jeho podstata spočíva v tom, že v bunkách a orgánoch sa v dôsledku metabolických procesov vytvárajú určité produkty štiepenia a syntézy. Líšia sa chemickým zložením, fyziologické pôsobenie. Niektoré z týchto látok majú veľkú fyziologickú aktivitu, tzn. pri veľmi nízkych koncentráciách môže spôsobiť významné zmenyživotné funkcie organizmu (napríklad hormóny).

Chemikálie sú prenášané krvou po celom tele, čím môžu ovplyvniť bunky a tkanivá vzdialené od tých, v ktorých vznikli. Látky cirkulujúce v krvi sú určené všetkým bunkám. Ale niektoré bunky sú citlivejšie na určité látky, zatiaľ čo iné sú citlivejšie na iné; Základom humorálnej regulácie je selektívna citlivosť buniek a tkanív. Nedostatok alebo nadbytok určitých látok chemickej povahy môže utláčať, spomaľovať činnosť niektorých orgánov a aktivovať prácu iných.

Vlastnosti humorálnej regulácie:

• 1. nemá presného adresáta – prúdom biologických tekutín možno dopraviť látky do akýchkoľvek buniek tela;
• 2. rýchlosť doručovania informácií je nízka - určená prietokom biologických tekutín - 0,5-5 m/s;
• 3. trvanie účinku.

Druhým regulačným mechanizmom, ktorý sa objavil v neskoršom štádiu vývoja živých bytostí, je nervový mechanizmus. Zjednocuje, harmonizuje, reguluje činnosť rôznych buniek, tkanív, orgánov, prispôsobuje ich vonkajšie podmienkyživot organizmu, a udržiava rovnováhu vnútorného prostredia – homeostázu.

Nervový mechanizmus ako prostriedok riadenia, prenosu informácií využíva excitačné potenciály (PD, impulzy), ktoré sa frekvenčne kombinujú do určitých vzorcov („vzorcov“ excitácie), ukladajú sa do „balíčkov“, charakteristiky interpulzných intervalov a kódujú potrebné informácie. Ukázalo sa, že vzory excitácie hypotalamických neurónov počas tvorby motivácie hladu sú špecifické a výrazne sa líšia od rovnako špecifických vzorov excitácie neurónov zodpovedných za tvorbu motivácie smädu.

Vlastnosti nervovej regulácie:

• 1. má presného adresáta – signály sa doručujú do presne definovaných orgánov a tkanív;
• 2. vysoká rýchlosť dodania informácie - rýchlosť prenosu nervového vzruchu - až 120 m/s;
• 3. krátke trvanie účinku.

AT vivo nervové a humorálne mechanizmy fungujú ako jeden neurohumorálny riadiaci mechanizmus.

Neurohumorálny kontrolný mechanizmus je kombinovaná forma, v ktorej sa humorálne a nervové mechanizmy využívajú súčasne; obe sú vzájomne prepojené a závislé. Prenos kontrolných akcií z nervu na inervované štruktúry sa teda uskutočňuje pomocou chemických mediátorov - mediátorov pôsobiacich na špecifické receptory. Ešte prísnejšie a zložité spojenie nachádza v niektorých jadrách hypotalamu. Nervové bunky týchto jadier sa dostávajú do aktívneho stavu, keď sa menia chemické a fyzikálno-chemické parametre krvi. Aktivita týchto buniek spôsobuje vznik a uvoľňovanie chemické faktory stimuluje obnovenie pôvodných charakteristík krvi. Špeciálne nervové bunky supraoptického jadra hypotalamu teda reagujú na zvýšenie osmotického tlaku krvnej plazmy, ktorej aktivita vedie k uvoľňovaniu antidiuretického hormónu do krvi, čo zvyšuje reabsorpciu vody v obličkách, ktorá spôsobuje pokles osmotického tlaku.

Interakcia humorálnych a nervových mechanizmov vytvára integračnú možnosť kontroly, ktorá môže poskytnúť primeranú zmenu funkcií z bunkovej úrovne na úroveň organizmu pri zmene vonkajšieho a vnútorného prostredia.

Mechanizmus nervového riadenia je založený na reflexe - reakcii tela na zmeny vo vnútornom a vonkajšom prostredí, ktorá sa uskutočňuje za účasti centrálneho nervového systému. Kontrola prostredníctvom reflexov zahŕňa použitie dvoch foriem.

Lokálne reflexy sa uskutočňujú cez gangliá autonómneho nervového systému, ktoré sa považujú za nervové centrá privedené na perifériu. Vďaka lokálnym reflexom dochádza ku kontrole napríklad motorickej a sekrečné funkcie tenkého a hrubého čreva.

Centrálne reflexy prebiehajú s povinným zapojením rôznych úrovní centrálneho nervového systému (od miechy po kôru veľký mozog). Príkladom takýchto reflexov je vylučovanie slín pri podráždení receptorov ústnej dutiny, pokles očného viečka pri podráždení skléry oka, stiahnutie ruky pri podráždení pokožky prstov atď.

V prirodzených podmienkach sa nervový a humorálny mechanizmus zjednocujú a tvoriace neurohumorálny mechanizmus sa realizujú v rôznych kombináciách, ktoré najúplnejšie zabezpečujú primeranú rovnováhu organizmu s prostredím. Napríklad fyziologicky aktívne látky, ktoré vstupujú do krvi, prenášajú informácie do centrálneho nervového systému o odchýlke akejkoľvek funkcie. Pod vplyvom tejto informácie sa vytvára tok riadiacich nervových impulzov k efektorom na korekciu odchýlky.

V iných prípadoch vedie tok informácií do centrálneho nervového systému cez nervové kanály k uvoľňovaniu hormónov, ktoré korigujú vzniknuté odchýlky. Neurohumorálny mechanizmus vytvára viacčlánkové kruhové spojenia v riadiacich procesoch, kde rôzne formy humorálny mechanizmus sú nahradené a doplnené nervovými a tie zabezpečujú zaradenie humorálnych.

Nervová a humorálna regulácia je založená na princípe kruhového spojenia, ktorý ako prioritu v biologických systémoch ukázal sovietsky fyziológ P. K. Anokhin. Tento princíp je zasa základom samoregulácie tela.

Nervová regulácia zabezpečuje rýchly a usmernený prenos signálov, ktoré vo forme nervových vzruchov cez príslušné nervové vodiče dorazia ku konkrétnemu adresátovi – objektu regulácie. Rýchly prenos signálu (až 80-120 m/s) bez útlmu a straty energie je spôsobený vlastnosťami budiacich vodivých štruktúr, hlavne stavom ich membrán. Somatické (činnosť kostrových svalov) aj vegetatívne (činnosť vnútorné orgány) funkcie. Toto je univerzálny význam nervovej regulácie života a fyziologické funkcie bol základom pojmu nervizmus, ktorý považuje celistvosť tela za výsledok činnosti nervovej sústavy. Absolutizácia tohto pojmu do teórie fyziológie však nenecháva priestor pre rôzne úrovne a súvislosti v systéme regulácie vitálnej činnosti mechanizmov integrácie funkcií. Základným a základným princípom nervovej regulácie je reflex. Reflex je odpoveďou tela na podráždenie receptorov, ktoré sa uskutočňuje za účasti centrálneho nervového systému.

V mechanizme nervovej regulácie funkcií sa rozlišujú 2 typy reflexov: nepodmienené, ktoré sú vrodené, a podmienené, získané počas života jedinca.

Od humorálnej dráhy sa líši tým, že a) signály sa šíria pozdĺž nervových vlákien vysokou rýchlosťou - od 0,5 do 80 - 100 m / s, b) impulzy prichádzajú striktne do určitých orgánov alebo ich častí

Napriek týmto rozdielom v rýchlosti a lokalite dopadu sú oba systémy regulácie navzájom prepojené. Mnohé hormóny ovplyvňujú činnosť nervovej sústavy a tá má zasa regulačný vplyv na priebeh všetkých procesov v tele, vrátane humorálnych. V dôsledku toho sa vytvára jediný koordinovaný mechanizmus neuro-humorálnej regulácie funkcií ľudského tela s vedúcou úlohou nervového systému. Táto regulácia sa vykonáva automaticky podľa princípu samoregulácie, ktorá zabezpečuje udržiavanie relatívnej stálosti vnútorného prostredia tela. Napríklad norepinefrín je mediátorom postgangliových vlákien sympatických nervov a hormónom drene nadobličiek.

1. Imunitný systém

Typy imunitnej odpovede

Ako už bolo spomenuté vyššie, imunitná odpoveď je reakciou tela na zavedenie mikróbov alebo rôznych jedov do nej. Vo všeobecnosti je každá látka, ktorej štruktúra sa líši od štruktúry ľudských tkanív, schopná vyvolať imunitnú odpoveď. Na základe mechanizmov podieľajúcich sa na jeho realizácii môže byť imunitná odpoveď odlišná.

Po prvé, rozlišujeme medzi špecifickou a nešpecifickou imunitnou odpoveďou.

Nešpecifická imunitná odpoveď je prvou fázou boja proti infekcii, začína sa ihneď po preniknutí mikróbu do nášho tela. Jeho implementácia zahŕňa komplimentový systém, lyzozým a tkanivové makrofágy. Nešpecifická imunitná odpoveď je takmer rovnaká pre všetky typy mikróbov a znamená primárnu deštrukciu mikróbov a vytvorenie ohniska zápalu. Zápalová reakcia je univerzálny ochranný proces, ktorého cieľom je zabrániť šíreniu mikróbov. Nešpecifická imunita určuje celkovú odolnosť organizmu. Ľudia s oslabeným imunitným systémom častejšie ochorejú na rôzne choroby.

Špecifická imunita je druhou fázou obrannej reakcie organizmu. Hlavnou charakteristikou špecifickej imunitnej odpovede je rozpoznanie mikróbu a vývoj obranných faktorov namierených špecificky proti nemu. Procesy nešpecifickej a špecifickej imunitnej odpovede sa prelínajú a do značnej miery dopĺňajú. Počas nešpecifickej imunitnej odpovede sú niektoré mikróby zničené a ich časti sú vystavené na povrchu buniek (napríklad makrofágov). V druhej fáze imunitnej odpovede bunky imunitného systému (lymfocyty) rozpoznávajú časti mikróbov exponované na membráne iných buniek a spúšťajú špecifickú imunitnú odpoveď ako takú. Špecifická imunitná odpoveď môže byť dvoch typov: bunková a humorálna.

Cieľ: formovanie koncepcie regulácie ľudského tela, jeho typov a úlohy nadväzovania spojenia medzi telom a prostredím.

I. Organizačný moment.

II. Prieskum domácich úloh: stolová práca. urobené v poslednej lekcii

II. Učenie sa nového materiálu.

Svet okolo nás sa neustále mení. V lete a zime, na jeseň a na jar je naša telesná teplota stála – 36,6 0 C. Bez ohľadu na to, ako sa stravujeme, aj obsah cukru v krvi je stály. Ako sa udržiava taká stálosť vnútorného prostredia nášho tela?

Udržiavanie stáleho vnútorného zloženia tela je tzv homeostáza, a mechanizmus homeostázy poskytnúť nervová a humorálna regulácia.

Po mnoho storočí sa ľudia snažili nájsť „najvyššieho veliteľa“ tela. Ten, kto riadi všetky životné funkcie a koordinuje prácu jednotlivé bunky, orgány a systémy s jediným „výrobným plánom“, v ktorom každý konajúca osoba ich miesto je pridelené a rozsah povinností je jasne definovaný tak v každodenných podmienkach, ako aj v núdzových situáciách. Nakoniec titul vládcu v suverénnom kráľovstve organizmu prešiel na mozog. Je to on, kto riadi nervovú reguláciu. Ale pod každým kráľom je spravidla tajný radca, ktorého moc je veľmi veľká. Tento sivý kardinál, ktorý sa radšej zdržiava v tieni, je endokrinný systém. Je zodpovedná za humorálnu reguláciu

1. Nervová regulácia.

Experimentujte. Ostré tlesknutie rukami alebo buchnutie dlaňou o stôl. Čo sa stalo? Toto je výsledok čoho? (reakcia tela). Na ktorom telesnom systéme je zapojený tento prípad? (Nervózny).

Telo následne reaguje na akékoľvek podráždenie okolia okamžite, čisto individuálne a pomocou nervového systému.

Ako nazývame toto nariadenie? (nervová regulácia). Mohli by ste uviesť príklady nervovej regulácie tela pomocou životných skúseností?

Aký je všeobecný princíp fungovania nervového systému? (Reflex) Ako to funguje reflexný oblúk udržiavanie konštantná teplota telo? Odpoveď je postavená spoločne: kožné receptory, zmyslová dráha, časť centrálneho nervového systému (hypotalamus), motorická (výkonná dráha), cieľový orgán (krvné cievy).

2. Humorálna regulácia.

Je známe, že okrem nervovej regulácie existuje staršia regulácia vnútorných procesov tela - chemických látok, sú produkované v žľazách a prenášané do celého tela prostredníctvom tekutého média - humorálna regulácia.

Všetci ste sledovali horory a najpamätnejšie sú hororové scény. Pamätáte si, ako ste sa cítili pri sledovaní týchto scén? (strach, krik, zatváranie očí, chytenie suseda za ruku a pod.). Prečo sa to deje? (reakcia tela na podráždenie). To znamená, že nervový systém sa podieľa na reakcii tela.

Teraz si spomeňte, ako ste sa cítili po zhliadnutí tohto filmu. (strach ísť do tmy, strach). Prečo sa tak cítite, pretože vonkajší podnet je už preč? Aký je dôvod vášho stavu? To znamená, že okrem nervovej sústavy sa na jej regulácii podieľa aj niečo iné v ľudskom tele.

Pomocou textu učebnice definovať humorálnu reguláciu a formulovať jej hlavné črty, charakterizovať hormóny.

Aby som to zhrnul: regulácia tela sa uskutočňuje pomocou nervovej a humorálnej regulácie. V zošite je nakreslená schéma regulácie ľudského tela.

nariadenia

humorné

4. Žľazy vonkajšej sekrécie.

Ako ste práve povedali, hormóny vylučujú endokrinné žľazy. Ale človek má aj žľazy vonkajšej sekrécie. Predstavte si horúci slnečný deň.

Čím je pokrytá vaša pokožka? (po).Čo spôsobuje pot? (potné žľazy).
Kde sa uvoľňuje pot? (na povrchu tela).

Aký je teda charakteristický znak žliaz vonkajšej sekrécie? (prítomnosť vylučovacieho kanála a sekrétu do telovej dutiny alebo na jej povrchu v dôsledku nervovej regulácie tela.. Zároveň sa nijako nepodieľa na regulácii organizmu, keďže tam nie sú žiadne hormóny v sekrécii žliaz vonkajšej sekrécie.

5. Vzájomný vzťah nervovej a humorálnej regulácie.

Pamätajte na situáciu. Medzi priateľmi bola dlhá hádka. Hádka pominula, no nepríjemný stav ešte nejaký čas pretrváva.

Čo sa stane počas boja? (pri pôsobení nervového podnetu, odozvy organizmu, súčasne pri pôsobení vonkajšieho podnetu vylučujú endokrinné žľazy hormóny).

Čo sa stane po boji? Nie je tam dráždidlo? (neexistuje žiadne dráždidlo, ale hormóny vstúpili do krvného obehu a sú prenášané krvným obehom a hormóny sa pomaly ničia a eliminácia ich pôsobenia si vyžaduje čas).

V dôsledku toho sú nervová a humorálna regulácia tela vzájomne prepojené. Na nervový systém Hormóny prinášajú s krvným obehom vplyv, ale samotná tvorba hormónov je pod neustálou kontrolou nervového systému.

V zošite je na diagrame šípkami znázornený vzájomný vplyv nervovej a humorálnej regulácie na seba.

6. Porušenie vzťahu medzi nervovou a humorálnou reguláciou.

Medzi nervovou a humorálnou reguláciou je v tele rovnováha. Dokonca aj Pytagoras hovoril o rovnováhe vlastností, ktoré sú súčasťou živých vecí: „Ak dôjde k porušeniu proporcií, očakávajte problémy. V štruktúre ľudského tela každé porušenie poriadku vedie k nerovnováhe, prevracaniu neviditeľnej harmónie.

Čo môže viesť k tomuto porušeniu? (životný štýl a úloha životného prostredia). Hippokrates zdôrazňoval najmä význam životného štýlu a úlohu vonkajšieho prostredia pri vzniku chorôb. Tvrdil, že väčšina chorôb závisí od činov, skutkov, myšlienok človeka, jeho životných podmienok a prírodných faktorov.

Ekológia ovplyvňuje aj reguláciu organizmu. B veľké množstvo škodlivých podnetov, ktoré vedú k zvýšenej nervovej dráždivosti, a následne k narušeniu činnosti žliaz s vnútornou sekréciou.

IV. Upevnenie materiálu.

Testovanie.

Možnosť 1 - nervová regulácia;
Možnosť 2 – humorálna regulácia.

A. Určte, ktoré metódy regulácie funkcií tela zahŕňajú nasledujúce fyziologické javy:

1. Horúca voda, ktorá pôsobí na pokožku, rozširuje jej krvné cievy;
2. Adrenalín zvyšuje krvný obeh;
3. Slnečné lúče v horúcom dni zvyšujú tep;
4. Rastový hormón ovplyvňuje výšku človeka.

B. Vyberte správnu odpoveď.

1. Pôsobí rýchlo, ale krátko;
2. Pôsobí pomaly, ale dlho.

V. Zhrnutie lekcie.

VI. Domáca úloha.§ 5