Типы регуляторных систем организма человека. Регуляторная система человека

Наблюдая за работой своего организма, вы замечали, что после бега повышается частота дыхания и сердечных сокращений. После приема пищи увеличивается количество глюкозы в крови. Однако через некоторое время эти показатели якобы сами по себе приобретают исходных значений. Каким образом происходит такая регуляция?

Гуморальная регуляция

Гуморальная регуляция (лат. юмор — жидкость) осуществляется с помощью веществ, которые влияют на процессы метаболизма в клетках, так и на работу органов и организма в целом. Эти вещества попадают в кровь, а из нее — в клетки. Так, повышение уровня углекислого газа в крови увеличивает частоту дыхания.

Некоторые вещества, например гормоны, выполняют свою функцию, даже если их концентрация в крови очень мала. Большинство гормонов синтезируются и выделяются в кровь клетками желез внутренней секреции, которые образуют эндокринную систему. Путешествуя с кровью по всему организму, гормоны могут попасть в любого органа. Но влияет гормон на работу органа только в случае, если клетки этого органа имеют рецепторы именно к этому гормону. Рецепторы сочетаются с гормонами, и это влечет за собой изменение активности клетки. Так, гормон инсулин, присоединяясь к рецепторам клетки печени, стимулирует проникновение в нее глюкозы и синтез гликогена из этого соединения.

Для подготовки к урокам советует похожие конспекты и рефераты :

Эндокринная система

Эндокринная система обеспечивает рост и развитие организма, отдельных его частей и органов. Она участвует в регуляции метаболизма и приспосабливает его к потребностям организма, постоянно меняются.

Нервная регуляция

В отличие от системы гуморальной регуляции, которая соответствует преимущественно на изменения во внутренней среде, нервная система реагирует на события, происходящие как внутри организма, так и за его пределами. С помощью нервной системы организм отвечает на любые воздействия очень быстро. Такие реакции на действие раздражителей называют рефлексами. Осуществляется рефлекс благодаря работе цепи нейронов, образующих рефлекторную дугу. Каждая такая дуга начинается с чувствительного или рецепторного, нейрона (нейрона-рецептора). Он воспринимает действие раздражителя и создает электрический импульс, который называют нервным

Импульсы, возникающие в нейроне-рецепторе, поступают к нервным центрам спинного и головного мозга, где обрабатывается информация. Здесь принимается решение, к которому органа следует отправить нервный импульс, чтобы ответить на действие раздражителя. После этого команды направляются по нейронам-эффекторов к органу, который отвечает на раздражитель. Обычно такой ответ — это сокращение определенной мышцы или выделение секрета железы. Чтобы представить себе скорость передачи сигнала по рефлекторной дуге, вспомните, за какое время вы отдергиваете руку от горячего предмета.

Нервные импульсы

Нервные импульсы передаются с помощью особых веществ — медиаторов. Нейрон, в котором возник импульс, выделяет их в щель синапса — место соединения нейронов. Медиаторы присоединяются к белкам-рецепторов нейрона-мишени, а он в ответ генерирует электрический импульс и передает его к следующему нейрону или другой клетки.

Иммунная регуляция обеспечивает иммунная система, задача которой состоит в создании иммунитета — способности организма противостоять действию внешних и внутренних врагов. Ими являются бактерии, вирусы, различные вещества, которые нарушают нормальную жизнедеятельность организма, а также его клетки, отмершие или переродились. Главные боевые силы системы иммунной регуляции — определенные клетки крови и специальные вещества, содержащиеся в ней.

Нервная система обеспечивает взаимосвязь между отдельными органами и системами органов и функционирование организма как единого целого. Она регулирует и координирует деятельность различных органов, приспосабливает деятельность всего организма как целостной системы к изменяющимся условиям внешней и внутренней среды. С помощью нервной системы осуществляются восприятие и анализ разнообразных раздражений из окружающей среды и внутренних органов, а также ответные реакции на эти раздражения. Вместе с тем следует иметь в виду, что вся полнота и тонкость приспособления организма к окружающей среде осуществляются при взаимодействии нервных и гуморальных механизмов регуляции.

Гуморальная регуляция представляет собой способ передачи регулирующей информации к эффекторам через жидкую внутреннюю среду организма с помощью молекул химических веществ, выделяемых клетками или специализированными тканями и органами. Этот вид регуляции жизнедеятельности может обеспечивать как относительно автономный местный обмен информацией об особенностях метаболизма и функции клеток и тканей, так и системный эфферентный канал информационной связи, находящийся в большей или меньшей зависимости от нервных процессов восприятия и переработки информации о состоянии внешней и внутренней среды.

Деление механизмов регуляции жизнедеятельности организма на нервные и гуморальные весьма условно и может использоваться только для аналитических целей как способ изучения. На самом деле, нервные и гуморальные механизмы регуляции неразделимы, так как информация о состоянии внешней и внутренней среды воспринимается почти всегда элементами нервной системы - рецепторами , обрабатывается в нервной системе, где может трансформироваться в сигналы исполнительных устройств либо нервной, либо гуморальной природы.

Управляющим «устройством» является, как правило, нервная система. Однако, сигналы, поступающие по управляющим каналам нервной системы передаются в местах окончания нервных проводников в виде химических молекул-посредников, поступающих в микроокружение клеток, т.е. гуморальным путем. А специализированные для гуморальной регуляции железы внутренней секреции управляются нервной системой.

Таким образом, следует говорить о единой нейро-гуморальной системе регуляции физиологических функций.

Общий план строения нервной системы.

Нервная система человека структурно подразделяется на центральную (ЦНС) и периферическую .

ЦНС состоит из нейронов и клеток нейроглии, периферическая – из отростков нейронов и периферических узлов – ганглиев.

К ЦНС относят спинной и головной мозг, к периферической – 12 пар черепно-мозговых нервов, 31 пару спинномозговых нервов и нервные узлы.

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).

Возрастная анатомия и физиология Антонова Ольга Александровна

Тема 4. РАЗВИТИЕ РЕГУЛЯТОРНЫХ СИСТЕМ ОРГАНИЗМА