Механизмы гуморальной регуляции
Гуморальная регуляция — это регуляция, которая осуществляется за счет веществ, находящихся в жидкостях внутренней среды организма (крови, лимфе, тканевой жидкости, ликворе).
Факторы гуморальной регуляции:
- метаболиты — ионы, кислород, углекислый газ, глюкоза;
- биологически активные вещества — гормоны, цитокины, медиаторы, эйкозаноиды, витамины; действие эндокринное, аутокринное, паракринное, нейро-эндокринное.
Гормоны синтезируются специализированными клетками эндокринной системы, переносятся кровью, действуют системно (сразу во всем организме), дистантно, специфично (только на гормонозависимые клетки).
Каждый гормон проходит жизненный цикл:
- синтез и депонирование;
- секреция в кровь;
- транспорт гормона кровью;
- действие гормона на органы;
- инактивация и выведение.
Секреция гормонов происходит периодически. Колебания могут носить суточный, ежемесячный, сезонный характер, быть связанными с физической нагрузкой, приемом пищи и др. Механизм действия на органы-мишени связан со взаимодействием с белками-рецепторами: мембранными и внутриклеточными (ядерными и цитоплазматическими). Вторичными посредниками выступают молекулы, которые могут связываться внутри клетки с белками и менять их функции: цАМФ, цГМФ, инозитолтрифосфат, оксид азота, ионы кальция.
Гуморальная регуляция осуществляется согласно принципу обратной связи: секрецию гормона регулирует результат его влияний и его концентрация в крови.
Поступивший в кровь гормон переносится к тканям-мишеням. Часть молекул не изменяет своей структуры после синтеза, большая часть образует связи с белками крови. Отдельные белки могут связывать несколько гормонов, другие — являются высоко специфичными относительно конкретных гормонов.
Связывание белками крови гормонов выполняет следующие функции:
- Регуляторная функция. Связанный гормон не может взаимодействовать с тканями-мишенями. Общая концентрация гормона в крови всегда больше, чем его эффективная концентрация. Чем больше в крови белка, способного связать молекулы гормона, тем эффективная концентрация меньше и возможный биологический эффект меньше. Биологическую активность гормона регулирует содержание белков в крови, которые этот гормон связывают. При появлении потребности тканей в гормоне повышается степень расщепления гормон-белкового комплекса, увеличивается эффективная концентрация и возрастает содержание биологически активного гормона.
- Запасающая функция. В крови здорового человека наблюдается постоянное количество гормона, который легко переводится в активное состояние. При уменьшении концентрации свободного гормона часть связанного гормона из комплекса с белком высвобождается.
- Транспортная функция. В отдельных случаях гормон, образующий комплекс с транспортным белком, способен быстрее попадать в клетку-мишень.
После процессов синтеза, выделения и транспорта гормона происходит его взаимодействие с клеткой-мишенью, которое обеспечивается рецепторами клетки. Рецепторы находятся в клеточной мембране (пептидные гормоны), в клеточном ядре (тироксин и трийодтиронин), в цитоплазме (стероидные гормоны).
Связывание гормона с рецептором вызывает ряд биохимических реакций, итогом которых было изменение синтеза отдельных белков, что является биологическим эффектом данного гормона.
Нервно-гуморальный механизм регуляции
Единство нервной и гуморальной регуляции проявляется в нейрогуморальной регуляции: на деятельность нервной системы влияют химические вещества разной природы, переносимые кровью; синтез и выделение веществ в кровь находятся под контролем нервной системы.
Нервная и гуморальная регуляция действуют согласованно и обеспечивают приспособление разных систем органов к потребностям организма и условиям окружающей среды.
Для регуляций жизненных функций организма характерно наличие замкнутых контуров регулирования. Регуляторный контур состоит из регулируемого параметра, управляющего устройства (в целостном организме это нервный центр, в клетке — геном), эффекторов (органов и систем, которые под воздействием сигналов от управляющего устройства изменяют свое функционирование и оказывают непосредственное влияние на величину регулируемого параметра.
Взаимодействие элементов регуляторной системы осуществляется по каналам прямой и обратной связи. Прямая связь реализуется по схеме: управляющее устройство, информация, эффекторы.
Обратная связь — это связь, возникающая между рецепторами, контролирующими величину регулируемого параметра и управляющим устройством (от рецепторов скелетных мышц — к головному м спинному мозгу). Обратная связь обеспечивает поступление к управляющему устройству сигнализацию о состоянии регулируемого параметра. Обратная связь обеспечивает контроль за ответом эффекторов на управляющий сигнал и результатом действия.
Обратная связь может быть положительной или отрицательной.
Уровни регулирующих систем:
- субклеточный — саморегуляция биохимических реакций, объединенных в биохимические циклы;
- клеточный — регуляция внутриклеточных процессов с помощью метаболитов и биологически активных веществ (аутокриния);
- тканевой (паракриния), регуляция взаимодействия клеток (синхронизация деления и функциональной активности, объединение в ткань, слипание);
- органный — саморегуляция отдельных органов, их функционирование как единого целого (за счет гуморальных механизмов и нервных клеток, тела которых находятся во внутриорганных вегетативных ганглиях);
- организменный — целостность организма, регуляция гомеостаза, формирование регуляторных функциональных систем, обеспечивающих целесообразные поведенческие реакции, приспособление организма к изменениям условий окружающей среды.
Импульсы, поступающие из нервной системы в железы эндокринной системы, позволяют с помощью гормонов объединить органы, участвующие в этой деятельности, на время затормозить те процессы, которые менее важны в данный момент.
