Физиология вегетативной нервной системы

Наряду с анимальными (двигательными, соматическими) функциями, для всего живого характерны вегетативные функции – это те функции, от которых зависит осуществление обмена веществ в целостном организме, рост и размножение. Это функции, которые объединяют нас не только с животными, но и с растениями (vegetas- растение). Вегетативные функции связаны с деятельностью внутренних органов. Нервная регуляция деятельности внутренних органов обеспечивается вегетативной нервной системой, которую ещё называют автономной, так как она является относительно самостоятельной, не зависящей от нашего сознания. Автономная нервная система- это комплекс центральных и периферических нервных структур, регулирующих жизнедеятельность внутренних органов, согласовывая и приспосабливая их работу к нуждам и потребностям организма. Анатомически вегетативная нервная система (ВНС) представлена вегетативными ядрами в ЦНС, вегетативными узлами и нервными волокнами (пре- и постганглионарными) в периферической нервной системе.

7.1. Уровни регуляции вегетативных функций.

Регуляция деятельностью большинства внутренних органов осуществляется на нескольких иерархических уровнях: 1- внутриорганная (местная) регуляция обеспечивается метасимпатическим отделом ВНС за счет внутриорганных рефлексов, замыкающихся в вегетативных узлах.; 2- центральная регуляция осуществляется с участием низших отделов (спинного мозга и ствола мозга) ЦНС. Проводниками влияний ЦНС на внутренние органы являются симпатический и парасимпатический отделы ВНС.; 3- уровень целостного организма включает участие высших отделов ЦНС (гипоталамус, лимбическая система, кора больших полушарий) в интеграции вегетативных и соматических функций. Такая многоуровневая система регуляции обеспечивает надежность осуществления жизненно важных функций организма.

7.2. Рефлексы вегетативной нервной системы.

Вегетативная нервная система обеспечивает регуляцию деятельности внутренних органов, сосудов, потовых желез и др. по рефлекторному принципу. Дуга вегетативного рефлекса, как и соматического рефлекса, состоит из чувствительного (афферентного), вставочного и эфферентного звеньев. Выделяют 2 типа чувствительного звена вегетативного рефлекса: 1 – общее для соматического и вегетативного рефлекса с расположением чувствительного нейрона в спинальном ганглии. 2 – висцеральный тип, когда чувствительные нейроны локализуются в вегетативных узлах; такой тип характерен для метасимпатической системы. Главные отличия соматического и вегетативного рефлекса – в эфферентном звене. Эфферентное звено вегетативного рефлекса включает 2 эфферентных нейрона: 1 – центральный или преганглионарный, располагается в вегетативных ядрах ЦНС. Аксоны этих нейронов образуют преганглионарные нервные волокна, относящиеся к волокнам типа В; 2 – периферический или постганглионарный, находится в вегетативных узлах на периферии. Аксоны этих нейронов формируют постганглионарные нервные волокна, непосрественно иннервирующие структуры внутренних органов. Постганглионарные волокна относятся к типу С (тонкие безмякотные), характеризующиеся низкой скоростью передачи возбуждения.

Процессы в соматической и автономной нервной системе тесно взаимосвязаны: при раздражении висцеральных афферентных волокон может возникнуть двигательная реакции, и наоборот. Можно выделить несколько групп рефлексов, так или иначе связанные с внутренними органами:

1- висцеро-висцеральные, возникают с рецепторов внутренних органов, проявляются в изменении деятельности тоже внутренних органов. Такие рефлексы могут быть местными (замыкаются внутри одного органа) и центральные (возникают с рецепторов одного органа, а проявляются изменением активности другого органа)

2- висцеро- соматические рефлексы. Возникают с рецепторов внутренних органов, а проявляются сокращением или напряжением скелетных мышц (например, напряжение мышц живота при поражении органов брюшной полости);

3 – висцеро- дермальные, возникают с рецепторов внутренних органов (при изменении их функциональной активности), а проявляются кожными реакциями (повышение кожной чувствительности, потоотделение, изменение электрической активности кожи и т.д.);

4-сомато-висцеральные (в частности, дермовисцеральные), возникают с рецепторов кожи, приводят к изменениям деятельности внутренних органов. Эти рефлексы используются в рефлексотерапии.

7.3 Отделы вегетативной нервной системы.

На основании структурно-функциональных свойств эфферентное звено ВНС разделяют на симпатический и парасимпатический отделы. Они имеют различную локализацию центральных и периферических эфферентных нейронов и оказывают различное влияние на функции организма.

Центры парасимпатической регуляции располагаются в кранио-бульбарном отделе ЦНС в вегетативных ядрах 3, 7, 9 и 10 пар черепно-мозговых нервов:

В среднем мозге- вегетативное ядро глазодвигательного нерва (я.Якубовича)-регулирует гладкие мышцы глаза (сужение зрачка и аккомодацию глаза); в бульбарном отделе - верхнее слюноотделительное ядро (вегетативное ядро 7 пары черепномозговых нервов), регулирует функции подчелюстной и подъязычной слюнных желез; нижнее слюноотделительное ядро (вегетативное ядро 9 пары черепномозговых нервов), регулирует функцию околоушной слюнной железы; вегетативное ядро блуждающего нерва (10 пара черепномозговых нервов), регулирует функции большей части внутренних органов (сердце, бронхолегочная система, печень, поджелудочная железа, желудок, кишечник и др.). Кроме кранио-бульбарного отдела, центры парасимпатической системы локализуются в крестцовом отделе спинного мозга (здесь находятся центры рефлексов мочеиспускания, дефекации, эрекции, эякуляции), отсюда отходит парасимпатический тазовый нерв, иннервирующий органы малого таза. Вегетативные ганглии, где располагается периферический эфферентный нейрон, в парасимпатическом отделе ВНС локализуются преимущественно в самих внутренних органах (интрамурально), образуя подслизистые и межмышечные нервные сплетения. Следовательно, парасимпатический отдел ВНС имеет длинные преганглионарные волокна, направляющиеся к внутренним органам, где переключаются на эфферентных нейронах интрамуральных узлов, откуда отходят короткие постганглионарные волокна.

Центры симпатического отдела ВНС располагаются в боковых рогах спинного мозга (в грудинно-поясничных сегментах) в латеральном промежуточном ядре. Нейроны вегетативных ядер, находящихся в различных сегментах спинного мозга, регулируют функции различных органов. Так, нейроны последнего шейного и верхних грудных сегментов иннервируют гладкие мышцы глаза (вызывают расширение зрачка) и слюнные железы. В пяти верхних грудных сегментах располагаются центры симпатической регуляции сердца и бронхов. Все грудные и верхние поясничные сегменты содержат вегетативные ядра, иннервирующие сосуды, потовые железы, органы желудочно-кишечного тракта. Вегетативные узлы симпатического отдела ВНС располагаются вне органа, экстрамурально. Выделяют вертебральные (паравертебральные) узлы, образующие симпатическую цепочку вдоль позвоночного столба, и превертебральные узлы, находящиеся на большем расстоянии от позвоночника в нервных сплетениях (солнечное, брыжеечное). В симпатическом отделе ВНС преганглионарные нервные волокна – короткие, они переключаются на второй эфферентный нейрон практически сразу после выхода из спинного мозга, а постганглионарные волокна- длинные, они направляются к иннервируемому органу.

Большинство внутренних органов, помимо симпатической и парасимпатической нервной системы, имеют свой собственный базовый нервный механизм регуляции. Это самостоятельная часть автономной нервной системы – метасимпатическая система. Она иннервирует внутренние органы, наделенные собственной двигательной активностью (способностью к автоматии). Метасимпатическая регуляция связана с местными рефлексами, где роль центрального звена рефлекса выполняют внутриорганные вегетативные узлы. Они содержат весь необходимый набор нейронов для осуществления рефлекса – чувствительные (клетки Догеля 2 типа), вставочные (клетки Догеля 3 типа) и эфферентные (клетки Догеля 1 типа). Метасимпатический отдел имеет ряд отличительных признаков от других отделов ВНС: 1 – наряду с общим имеет собственное сенсорное звено; 2- получает синаптические входы от симпатической (сюда поступают постганглионарные симпатические волокна), и парасимпатической (связь с преганглионарными волокнами) систем и не имеет синаптических контактов с эфферентной частью соматической рефлекторной дуги;. 3 – не находится в антагонизме с другими отделами нервной системы; 4- обладает большей независимостью от ЦНС, являясь действительно автономной; 5 – имеет собственные медиаторы (тормозные и возбуждающие). Таким образом, вегетативные узлы метасимпатической системы можно рассматривать в 2-х аспектах: 1- как передатчики центральных влияний (в частности, парасимпатического отдела) на органы; 2 – как самостоятельное интегративное образование, включающее местные рефлекторные дуги, способные функционировать без ЦНС. Следовательно, эфферентные нейроны вегетативных узлов (клетки Догеля 1 типа) являются общим конечным путем для внутриорганной и внеорганной регуляции. Это имеет большое физиологическое значение: 1- освобождается от переработки избыточной информации ЦНС; 2- периферические рефлексы увеличивают надежность регуляции физиологических функций.

7.4.Механизм передачи возбуждения в вегетативной нервной системе.

Передача возбуждения от преганглионарных (центральных) нейронов на постганглионарные (периферические) нейроны, а от них к структурам исполнительных органов осуществляется через химические синапсы с участием медиаторов. Нейроны и синапсы вегетативной нервной системы обладают такими же свойствами, что и синапсы ЦНС. Поэтому вегетативные узлы можно рассматривать как нервные центры, вынесенные на периферию, обладающие теми же свойствами (суммация, трансформация ритма, конвергенция и т.д.). Но имеется и ряд особенностей проведения возбуждения в вегетативных ганглиях: 1- большая задержка возбуждения по сравнению с центральными синапсами (1,5 – 30 мс по сравнению с 0,3 – 0,5 мс); 2- большая длительность ВПСП; 3- выражена следовая гиперполяризация, что приводит к торможению вслед за возбуждением. Медиаторы вегетативной нервной системы оказывают более длительное действие на иннервируемые органы, что объясняется меньшей активностью ферментов, разрушающих медиаторы. Основными медиаторами вегетативной нервной системы являются ацетилхолин и норадреналин( реже адреналин). Ацетилхолин разрушается быстрее, поэтому его действие кратковременно по сравнению с норадреналином. Ацетилхолин высвобождается из пресинапсов всех преганглионарных (центральных) нейронов, независимо от их принадлежности к симпатическому и парасимпатическому отделу ВНС. Следовательно, все центральные вегетативные нейроны являются холинергическими. Постганглинарные нейроны симпатического и парасимпатического отделов ВНС выделяют разные медиаторы: в парасимпатическом отделе им является тот же ацетилхолин, а в симпатическом – норадреналин или адреналин ергические симпатические волокна, иннервирующие потовые железы и сосуды (исключением являются некоторые холин). К медиаторам метасимпатического отдела, помимо основных, относят АТФ и серотонин. Медиаторы взаимодействуют со специфическими белками- рецепторами постсинаптических мембран. Результатом такого взаимодействия может быть де- или гиперполяризация постсинаптической мембраны, что приводит соответственно к возбуждению или торможению постсинаптической структуры. Это определяется молекулярной природой рецептора постсинаптической мембраны. Существует 2 вида структур, чувствительных к ацетилхолину: 1) М – холинорецепторы, которые теряют чувствительность к ацетилхолину под влиянием атропина и других веществ, называемых М-холиноблокаторами. М-холинорецепторы локализуются в постсинаптических мембранах исполнительных органов (гладкие мышцы глаза и других органов, секреторные клетки желудочно-кишечного тракта и т.д.); 2) Н- холинорецепторы теряют чувствительность к ацетилхолину под влиянием никотина и других веществ, называемых ганглиоблокаторами. Н- холинорецепторы располагаются на постсинаптической мембране постганглионарных нейронов. Следовательно, при действии ганглиоблокаторов прерывается передача возбуждения в вегетативных узлах с преганглионарного нейрона на постганглионарный нейрон, что приводит к прекращению импульсации по симпатическим и парасимпатическим нервам, идущим к исполнительным органам. Блокада же М- холинорецепторов избирательно снимает влияние парасимпатической системы на исполнительные органы. Рецепторы, чувствительные к медиатору симпатического отдела, располагаются в исполнительных органах. Среди них выделяют альфа- и бетта- адренорецепторы, с которыми взаимодействуют как адреналин, так и норадреналин. В ряде органов находятся оба вида адренорецепторов, которые могут вызывать либо разные, либо одинаковые реакции, в других органах имеется только один из адренорецепторов. Например, сосуды содержат альфа- и бетта-адренорецепторы, причем взаимодействие медиатора с альфа-адренорецепторами вызывает сужение сосудов, а с бетта- адренорецепторами – их расширение.

Медиаторы вегетативной нервной системы оказывают не только постсинаптический эффект на мембрану эффекторных органов и постганглионарных нейронов. Они влияют также на высвобождение медиаторов из самих пресинаптических окончаний. Эти пресинаптические эффекты опосредованы адренергическими и холинергическими рецепторами пресинаптических окончаний. При действии норадреналина на альфа-адренорецепторы пресинаптических мембран выделение медиатора снижается, на бетта- адренорецепторы - возрастает. Таким образом происходит саморегуляция выделения медиаторов в области синапса. При повышении концентрации норадреналина в синаптической щели активируются альфа-адренорецепторы, что ведет к торможению выделения следующей порции медиатора (по принципу отрицательной обратной связи). Низкая концентрация медиатора возбуждает бетта-адренорецепторы, что вызывает увеличение выброса норадреналина (положительная обратная связь)

Кроме основной медиации, для передачи влияний вегетативной нервной системы на эффекторные органы существует большое количество местных гормонов (гистамин, простогландины, плазмокинины и т.д.), вырабатываемых клетками – трансдукторами. В этих клетках приём информации осуществляется нервным путем (по преганглионарным волокнам вегетативной системы), а ответ осуществляется эндокринным способом. В данном случае эфферентное звено вегетативной нервной системы включает только один преганглионарный нейрон симпатической системы, роль второго нейрона выполняет клетка- трансдуктор. К таким клеткам можно отнести хромафинные клетки мозгового вещества надпочечников, юкстагломерулярные клетки почек и др.

7.5.Влияние вегетативной нервной системы на функции организма.

Своё регулирующее действие на деятельность внутренних органов вегетативная нервная система оказывает либо непосредственно влияя на активность функциональных структур органа (мышечных и секреторных клеток), либо опосредованно через регуляцию кровоснабжения или изменения интенсивности обменных процессов в них. Более широкое распространение имеет симпатическая система. Она иннервирует практически все органы и ткани. Л.А.Орбели высказал положение об универсальной адаптационно-трофической функции симпатической системы, регулирующей энергетический обмен, обеспечивающей мобилизацию защитных реакций организма в процессе адаптации к различным условиям существовании (в частности, она запускает стресс-реакции). Симпатическая система оказывает влияние и на двигательные функции, обеспечивая энергетику мышечного сокращения, увеличивая силу и работоспособность мышц. В данном случае медиатор постганглионарных волокон симпатической системы норадреналин, взаимодействуя с бетта-адренорецепторами мембраны мышечных волокон, подключает ряд посредников (первичный посредник – мембранный фермент аденилатциклаза и вторичный посредник – внутриклеточный ц-АМФ), которые, в свою очередь, активируют ферменты, участвующие в окислительных реакциях. В связи с участием в энергетическом обмене симпатическую систему называют эрготропной системой. Симпатический отдел вегетативной нервной системы оказывает более длительные эффекты на организм по сравнению с парасимпатическим отделом (за счет более медленного разрушения норадреналина). Длительное повышение тонуса симпатического отдела, вызванное, в частности, стрессогенными ситуациями, может привести к развитию неврозов внутренних органов, а в дальнейшем и к психосоматическим заболеваниям. Влияние парасимпатической системы ограничено по сравнению с симпатической. Она не иннервирует большинство сосудов, потовые железы, ЦНС и др. Парасимпатический отдел осуществляет текущий контроль за внутренней средой организма, корригирует сдвиги, вызванные влиянием симпатического отдела, восстанавливает нарушенный гомеостаз. Эту систему называют трофотропной. Во многих внутренних органах, имеющих двойную иннервацию (симпатическую и парасимпатическую), эти две системы оказывают противоположный эффект, являясь антагонистами. Особенно ярко это проявляется в работе сердца (симпатический отдел стимулирует сердечную деятельность, парасимпатический – тормозит), в органах желудочно-кишечного тракта (парасимпатический отдел повышает процессы пищеварения, симпатический – угнетает). Однако эти системы могут проявлять и синергизм, то есть однонаправленное действие; например, обе системы способствуют слюноотделению (хотя её количество и состав отличается), повышают свёртывание крови. В норме обе системы уравновешивают друг друга: в состоянии относительного покоя преобладающим является тонус парасимпатического отдела, а в состоянии повышенной активности- симпатического. При нарушении этого равновесия появляются «симпатотоники», у которых всегда преобладает тонус симпатического отдела, и «ваготоники» с преобладанием тонуса парасимпатического отдела. На тонус вегетативной нервной системы оказывают влияние высшие отделы ЦНС, которые координируют и интегрируют функции вегетативной и соматической нервной системы.

7.6.Интеграция вегетативных и соматических функций.

В целостном организме деятельность внутренних органов, обеспечивающих определенный уровень гомеостаза, и поведенческие функции взаимосвязаны. Наше поведение, двигательная активность влияет на состояние жизнеобеспечивающих систем организма. В то же время колебания параметров гомеостаза, связанные с изменениями функционирования внутренних органов, стимулирует определенное поведение. Например, недостаток питательных веществ в крови стимулирует пищедобывательное поведение. Эта взаимосвязь осуществляется благодаря интегративным функциям ЦНС, в которых участвуют различные образования головного мозга. Ретикулярная формация ствола мозга, являясь одним из регуляторов функционального состояния коры головного мозга (состояние бодрствования и сна, сознания и подсознания), участвуя в регуляции тонуса мышц и поддержания равновесия, оказывает значительное влияние и на многие вегетативные функции. Ядра ретикулярной формации регулируют дыхание и тонус сосудов. Проводником влияний ретикулярной формации на периферию является симпатический отдел вегетативной нервной системы.

Мозжечок наряду с координацией движений участвует и в координации вегетативных функций за счет своих связей с ретикулярной формацией.

Полосатое тело имеет прямые связи с ретикулярной формацией и гипоталамусом и тем самым влияет на вегетативную нервную систему.

Кора больших полушарий получает информацию о состоянии внутренней среды организма через интероцептивный анализатор (его корковая проекционная зона находится в передней центральной извилине) и через нисходящие влияния на ретикулярную формацию и гипоталамус участвует в регуляции вегетативных функций. Поэтому представление об автономности и независимости вегетативной нервной системы от сознательной деятельности становится относительным.

Особая роль в интеграции вегетативных и соматических функций принадлежит гипоталамусу и всей лимбической системе, частью которой он является. Ядра гипоталамуса образуют центры контроля за симпатическим и парасимпатическим отделами вегетативной нервной системы: передняя группа ядер регулирует функции парасимпатического отдела, задняя группа – симпатического отдела. Средняя группа ядер отвечает за показатели гомеостаза и обмена веществ. Сюда поступает информация о состоянии внутренней среды и внутренних органов(за счет тесных связей гипоталамуса с таламусом, куда стекается вся чувствительная информация), в результате длительной афферентации создаётся доминантный очаг возбуждения, формирующий биологическую потребность, которая инициирует целенаправленное поведение, распространяя возбуждение на другие отделы лимбической системы и КБП. Примером может служить создание пищевой мотивации, связанное с возбуждением средней группы ядер гипоталамуса: латеральное ядро является центром голода, вентромедиальное- центром насыщения (доказано экспериментально путем раздражения и разрушения соответствующих ядер и наблюдением за пищедобывательным поведением). Формирование мотивации голода связывают с нервными механизмами (импульсация от механорецепторов желудка по мере его опустошения) и нейро-гуморальными факторами (снижение питательных веществ в крови – «голодная кровь» и соответствующие сигналы от хеморецепторов сосудов). Мотивация насыщения тоже имеет две фазы: сенсорное (ложное) по мере наполнения желудка и истинное, связанное с всасыванием питательных веществ и образованием «сытой крови». Между двумя центрами, формирующими противоположные потребности, складываются реципрокные отношения, что обеспечивает их согласованную деятельность.

Гипоталамус является не только центром интеграции вегетативных функций и связи их с поведенческими реакциями, но и главным центром координации нервных и гуморальных механизмов регуляции.

7.7. Гуморальная регуляция функций.

Гуморальная регуляция осуществляется с помощью различных биологически-активных веществ (БАВ) через жидкие среды организма (кровь, межклеточное вещество). Регуляция через кровь называется эндокринной регуляцией, через межклеточное вещество – паракринной регуляцией. Эндокринное действие носит дистантный характер, то есть осуществляется на расстоянии от места выработки БАВ, а паракринная регуляция оказывает местное действие. Кроме эндокринного и паракринногосуществует аутокринное действие, когда БАВ воздействует на клетку, которая его продуцирует, и нейрокринное действие, когда БАВ действует подобно медиатору (через синапс). В отличие от нервной, гуморальная регуляция оказывает более длительное действие и обеспечивает реакции, не требующие срочных ответов. В отличие от нервной регуляции, гуморальная регуляция не имеет точного адресата. Действие веществ, циркулирующих в крови, направлено на весь организм, но воспринимают его только те структуры, которые имеют специальные рецепторы к данному веществу – это клетки-мишени.

7.7.1. Функции и механизм действия гормонов.

Главная роль в гуморальной регуляции принадлежит гормонам – специфическим биологически-активным веществам, секретируемым эндокринными железами в кровь, воздействующим на специальные клетки-мишени и вызывающим определенный физиологический эффект. Гормоны обладают дистантным характером действия, высокой биологической активностью и строго специфическим действием. Главными функциями гормонов являются: 1 – обеспечение физического, умственного и полового развития; 2 – обеспечение адаптации организма к различным условиям существования; 3 – поддержание гомеостаза. Обеспечение данных функций осуществляется за счет метаболического эффекта (влияние на обмен веществ) и морфогенетического (влияние на рост и дифференцировку органов и тканей) действия гормонов. По структурно-функциональным особенностям выделяют 3 группы гормонов: 1- стероиды, их структурной основой является холестерин. К стероидам относятся гормоны коры надпочечников и половые гормоны; 2- производные аминокислот, к ним относятся йодсодержащие гормоны щитовидной железы и гормоны мозгового вещества надпочечников (катехоламины); 3 – белково-пептидные соединения, к которым относятся большинство гормонов (гипофиза, поджелудочной железы, паращитовидной железы). Гормоны взаимодействуют с белком-рецептором клетки-мишени, расположенным либо на мембране клетки (мембранный рецептор), либо внутри клетки (циторецептор). Взаимодействие гормона с рецептором является обязательным начальным этапом, запускающим каскад реакций, в результате которых и проявляется физиологический эффект гормона. Гормоны, проникающие внутрь клетки (стероиды и йодсодержащие гормоны щитовидной железы) взаимодействуют с циторецептором, образовавшийся комплекс действует на ядерный аппарат клетки, в результате синтезируются определенные белки, с которыми связан физиологический эффект. Это внутриклеточный механизм действия гормона, когда сам гормон участвует во внутриклеточных преобразованиях. Другой механизм действия гормонов – это действие через посредников. Таким действием обладают гормоны, не проникающие в клетку (белково-пептидной природы и катехоламины), они взаимодействуют с мембранными рецепторами, в результате этого взаимодействия активируется первичный посредник - мембранный фермент аденилатциклаза, под влиянием которого активируется вторичный (внутриклеточный) посредник, роль которого выполняет ц-АМФ или ионы кальция, они в свою очередь активируют ферменты протеинкиназы, участие которых в биохимических реакциях обеспечивают физиологический эффект.

7.7.2. Саморегуляция выделения гормонов.

Гормоны не накапливаются в организме, поэтому для нормального протекания физиологических процессов необходимо постоянное поступление в кровь очень небольшого количества этих регуляторов метаболизма. Образование и выделение гормонов осуществляется по принципу саморегуляции с включением каналов обратной связи. Положительная обратная связь способствует увеличению выработки и выделения гормона, отрицательная – уменьшению. Существует 2 способа влияния обратной связи на функциональное состояние эндокринных желез: 1 – на клетки железы может оказывать прямое влияние концентрация в крови того вещества, которое регулируется данным гормоном. Таким способом регулируется эндокринная функция поджелудочной железы, паращитовидной железы, клубочковой зоны коры надпочечников, выделение кальцийтонина щитовидной железой. Например, повышение содержания глюкозы в крови способствует секреции Б-клетками поджелудочной железы инсулина. Понижение содержания кальция в крови стимулирует выработку паратгормона паращитовидной железой.; 2 – действие обратной связи на железу внутренней секреции опосредуется через центральные нейро-гуморальные механизмы регуляции. В данном случае обратная связь адресована к гипоталамусу, который, получая информацию о состоянии внутренней среды, регулирует деятельность эндокринных желез либо нервным путем, либо гуморальным через гормоны гипофиза. Прямое нервное влияние вегетативная нервная система (её симпатический отдел) оказывает на мозговое вещество надпочечников, способствуя выделению гормонов адреналина и норадреналина. Данная система получила название симпато-адреналовой системы, её активация запускает цепь физиологических реакций в стрессогенной ситуации. Другие железы внутренней секреции (щитовидная железа, кора надпочечников, половые железы) получают регулирующее влияние ЦНС гуморальным путем через гипоталамо-гипофизарную систему

7.8. Гипоталамо-гипофизарная система.

Гипоталамус наряду с типичными нейроцитами, обеспечивающими формирование и проведение нервного импульса, содержит нервные клетки, обладающие секреторной активностью. Эти клетки образуют нейросекреторные ядра, сконцентрированные главным образом вокруг стенок 3-го желудочка. Наиболее крупные из них- супраоптическое (надзрительное) и паравентрикулярное (околожелудочковое) ядра, входящие в переднюю группу ядер. Гипофиз – это центральная железа внутренней секреции, имеет двойное происхождение: задняя доля гипофиза является придатком промежуточного мозга, представлена клетками нейроглии и носит название нейрогипофиза; передняя и средняя доля развивается из эпителия ротовой ямки, состоит из функционально активных клеток железистого эпителия и носит название аденогипофиза. Гипофиз является проводником гуморальных влияний гипоталамуса на деятельность периферических желез внутренней секреции и других функций организма и связан с ним анатомически и функционально. На основе морфологических и функциональных критериев гипоталамо-гипофизарную систему можно разделить на 2 части: 1 – передний гипоталамус и нейрогипофиз; 2 – гипофизотропная зона гипоталамуса (область срединного возвышения) и аденогипофиз.

Передний гипоталамус содержит 2 крупных нейросекреторных ядра (надзрительное и околожелудочковое), состоящие из холинергических нейросекреторных клеток, синтезирующих 2 гормона – антидиуретический (АДГ) или вазопрессин и гормон окситоцин. Эти гормоны транспортируются в виде гранул от тел нейронов по аксонам (которые образуют гипоталамо-гипофизарный тракт воронки) к капиллярам нейрогипофиза. Между окончаниями аксонов и капиллярами существует тесный контакт, и при возбуждении нейросекреторных клеток происходит выделение гормонов из терминалей аксонов в кровь подобно выделению медиаторов в синапсе. Таким образом, передний гипоталамус имеют прямую анатомическую связь с нейрогипофизом через гипоталамо-гипофизарный тракт, что способствует накоплению гормонов гипоталамуса в задней доле гипофиза (в виде телец Геринга) и по мере необходимости выделению их в кровь. АДГ уменьшает диурез, влияя на реабсорбцию (обратное всасывание) воды в конечных отделах нефрона. В высоких концентрациях этот гормон действует как вазопрессин, т.е. повышает тонус кровеносных сосудов, что ведет к повышению артериального давления. Стимулом для секреции АДГ является возбуждение осморецепторов (при повышении осмотического давления) и волюморецепторов(при недостатке жидкости в организме.). Окситоцин – гормон, действующий на гладкую мускулатуру матки (способствует её сокращению при родах) и миоэпителиальные клетки молочных желёз, способствуя выделению молока. Естественным стимулом для секреции окситоцина является раздражение соска молочной железы при сосании. Однако на секрецию АДГ и окситоцина могут влиять неспецифические стимулы: боль, сильный звук, свет, различные стрессогенные факторы, когда мощный поток афферентной импульсации приводит к состоянию повышенной активности высшие центры ЦНС, в том числе и гипоталамус.

В области срединного возвышения гипоталамуса имеется ряд мелких ядер (дуговидное, супрахиазматическое, вентромедиальное и др.), содержащие адренергические нейросекреторные клетки, которые вырабатывают факторы, регулирующие секреторную активность аденогипофиза. Этот участок гипоталамуса называют гипофизотропной зоной, которая является узловым участком коммуникационных путей, связывающих нервную систему с эндокринной. Гормоны гипофизотропной зоны - это пептиды, среди которых выделяют стимулирующие факторы – рилизинг –факторы или либерины и ингибирующие (подавляющие активность) факторы- статины. Известно 6 либеринов (тиреотропин-, лютеотропин-, кортикотропин-, соматотропин-, мелано-, лактотропин- либерины), и 3 ингибирующих фактора (соматостатин, меланостатин, пролактин-ингибирующий фактор). Из гипофизотропной зоны гормоны попадают в аденогипофиз через особую сосудистую систему гипофиза, где осуществляется контакт аксонов нейросекреторных клеток этой зоны с капиллярной сетью аденогипофиза. (так называемая гематоневральная контактная зона). Следовательно, связь гипоталамуса с аденогипофизом осуществляется гуморальным путем. Через кровь рилизинг – факторы воздействуют на клетки-мишени аденогипофиза. Физиологический эффект факторов гипоталамуса связан с действием мембранных и внутриклеточных посредников.

Кроме гормонов и факторов, которые так или иначе связаны с гипофизом, в гипоталамусе выделяется ряд нейропептидов, оказывающих значительный эффект на функции организма. Некоторые из этих пептидов выделяются также и другими клетками диффузной эндокринной системы (в частности, эндокринными клетками желудочно-кишечного тракта). Среди них особое место занимает группа пептидов, общим и характерным признаком которых является морфиноподобное действие. К ним относятся энкефалины и эндорфины, являющиеся фрагментами липотропного гормона. Эти вещества взаимодействуют с теми же рецепторами мембран нейронов, что и экзогенные производные морфина.(опиатные рецепторы), поэтому их ещё называют «эндогенные опиаты». Опиатные рецепторы находятся в различных системах организма, но особенно их много в ЦНС, в частности, на путях переключения болевой чувствительности. Поэтому эндогенные опиаты являются самой мощной обезболивающей системой организма. Кроме этого, они участвуют во многих других процессах: уменьшают чувство голода и жажды, создают повышенное настроение, влияют на половую сферу, стимулируют имунную систему, регулируют секрецию некоторых гормонов аденогипофиза, влияют на выработку либеринов и статинов. Количество энкефалинов возрастает в стрессовой ситуации, ограничивая повреждающие эффекты стресс-реакций. Эндорфины проявляют своё действие как в стрессовых, так и в обычных условиях.

Влияние гипоталамуса на гуморальный механизм регуляции функций осуществляется прежде всего через гормоны аденогипофиза. Эти гормоны можно подразделить на 2 группы: гландотропные, которые действуют на другие (периферические) железы внутренней секреции, и эффекторные гормоны, оказывающие непосредственное действие на организм. К эффекторным гормонам относятся: соматотропный гормон (СТГ) или гормон роста – обеспечивает рост костей в длину, влияет на обмен белков (способствует их синтезу), жиров и углеводов; лактотропный гормон (ЛТГ) или пролактин - стимулирует рост молочных желёз и секрецию молока, а также влияет на развитие желтого тела в яичниках и выработку им гормона прогестерона; меланоцитостимулирующий гомон (МСГ) или интермедин – увеличивает пигментацию кожи за счет распространение меланина в отростки пигментных клеток (этот эффект более выражен у пресмыкающихся), регулирует движение пигмента в клетках пигментного слоя сетчатки глаза у млекопитающих и человека. К гландотропным гормонам относятся: адренокортикотропный гормон (АКТГ) – усиливает синтез гормонов пучковой и сетчатой зон коры надпочечников, при избыточной выработки обладает вненадпочечниковым действием, влияя на обмен веществ и пигментацию; тиреотропный гормон (ТТГ) – стимулирует рост щитовидной железы, регулирует выработку и выделение йодсодержащих гормонов щитовидной железы; фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) – влияет на созревание женских и мужских половых клеток (фолликулов в яичнике и выработку эстрогенов фолликулярным эпителием, сперматогенез в яичках); лютеонизирующий гормон - способствует овуляции и образованию желтого тела в яичниках, разрастанию интерстициальных клеток и продукции ими мужских половых гормонов в яичках. Последние два гормона называют гонадотропными гормонами, так как они действуют на половые железы. Таким образом, в многоэтажной иерархии регуляции эндокринной системы можно выделить 3 основные эндокринные оси: гипоталамо-гипофизарно- надпочечниковую, гипоталамо-гипофизарно-тиреоидную, гипоталамо-гипофизарно-гонадальную.

7.9. Основные эндокринные оси организма.

7.9.1. Гипоталамо-гипофизарно-тиреоидная система. В зависимости от содержания в крови гормонов щитовидной железы (тироксина и трийодтиронина) по механизму обратной связи в гипофизотропной зоне гипоталамуса вырабатывается тиреотропин-рилизинг-фактор, стимулирующий выделение ТТГ гипофизом, который, в свою очередь, способствует образованию и выделению йодированных гормонов щитовидной железы – тироксина и трийодтиронина. Эти гормоны проникают в клетки и взаимодействуют с внутриклеточными рецепторами. Под влиянием тиреоидных гормонов активизируются окислительные процессы в митохондриях, что ведет к увеличению теплообразования. Тиреоидные гормоны оказывают влияние и на генетический аппарат клетки, способствуют синтезу белка. В связи с этим они влияют на рост организма. Особую роль иодированные гормоны играют в дифференцировке нервных клеток. Недостаток гормонов щитовидной железы у детей приводит к кретинизму (умственная и физическая отсталость), у взрослого- вызывает слизистый отёк (микседему), связанный с нарушением дифференцировки белков кожи. Кроме того, снижается энергетический обмен, что приводит к понижению температуры тела, брадикардии (понижении частоты сердечных сокращений). Избыток гормонов щитовидной железы (тиреотоксикоз) приводит к повышению температуры тела, тахикардии (повышение частоты сердечных сокращений), усиленному потоотделению, повышенной возбудимости нервной системы, похуданию. Всё это связано с усилением энергетического обмена. Следовательно, гормоны щитовидной железы,обладая калоригенным действием, участвуют в терморегуляции. Поэтому активация этой эндокринной оси может произойти рефлекторно при раздражении холодовых рецепторов. В щитовидной железе вырабатывается ещё один гормон, выделение которого относительно не зависит от гипоталамо-гипофизарной системы. Это гормон тиреокальцитонин, снижающий содержание кальция в крови за счет угнетения его всасывания в желудочно-кишечном тракте и в канальцах почки и препятствующий его выведению из костной ткани. Противоположный эффект оказывает гормон паращитовидной железы – паратгормон.

7.9.2. Гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система.

Эта эндокринная ось является ведущей в цепи стереотипных неспецифических реакций организма в ответ на действие экстремальных (стрессогенных) факторов. Поток афферентных импульсов от действия сверхсильных раздражителей повышает тонус ретикулярной формации мозга и всей лимбической системы, что вызывает активацию симпато-адреналовой системы (повышение тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы и выброс катехоламинов из мозгового вещества надпочечников).Физиологические эффекты этой системы объясняются влиянием на тонус и сокращение гладкой и поперечно-полосатой мускулатуры и влиянием на обмен углеводов и жиров. При повышении количества адреналина в крови он способен проникать через гемато-энцефалический барьер и воздействовать на адренореактивные центры головного мозга, в том числе и на гипофизотропную зону гипоталамуса, стимулируя выброс рилизинг-факторов, в частности, кортикотропин-либерина. Данный фактор, в свою очередь, способствует выделению АКТГ клетками аденогипофиза, который усиливает выработку гормонов глюкокортикоидов пучковой зоной коры надпочечников. Большинство стресс-реакций обусловлено эффектами глюкокортикоидов. Эти эффекты связаны с влиянием на энергетический обмен за счет распада белков, мобилизации жира из депо, образования глюкозы из аминокислот; влиянием на кровообращение (повышение артериального давления), водный обмен (увеличение мочеобразования и выделения мочи); влиянием на ЦНС и сенсорные системы. Повышая неспецифическую резистентность (устойчивость к действию любых неблагоприятных факторов), глюкокортикоиды угнетают специфические иммунные реакции организма, способствуют образованию язв в желудочно-кишечном тракте, могут вызвать сосудистые нарушения, приводящие к инфарктам и инсультам. Таким образом, рассмотренная эндокринная система стимулирует физиологические реакции, которые в конечном итоге приводят к развитию устойчивости (резистентности) к стрессогенному фактору. Поэтому эту систему относят к стресс-реализующей системе организма. Но наряду с положительным эффектом, эта система может оказывать и разрушительное действие на организм. Для ограничения побочных эффектов стресс-реализующей системы параллельно с ней активируется так называемая стресс-лимитирующая система, к которой относятся тормозные медиаторы (ГАМК-ергическая система), эндогенные опиаты, простогландины, антиоксидантная система и парасимпатический отдел вегетативной нервной системы.

7.9.3.Гипоталамо-гипофизарно-гонадальная система.

Данная система участвует в регуляции половых функций, к которым относятся процессы созревания половых клеток, формирование половой мотивации, половое ритуальное поведение, половое взаимодействие, процессы оплодотворения, беременность, роды, лактация, воспитание потомства. Всё это направлено на продолжение рода. Особая роль в осуществлении половых функций принадлежит половым гормонам, продуцируемым половыми железами (яичниками у женщин и семенниками у мужчин). До периода полового созревания и при угасании половых функций эти гормоны в небольших количествах образуются в сетчатой зоне коры надпочечников. К половым гормонам относятся мужские половые гормоны – андрогены (главный из них тестостерон) и женские половые гормоны – эстрогены (эстрадиол и прогестерон). Андрогены и эстрогены имеются как у мужчин, так и у женщин, но их соотношение в мужском и женском организме различно. Половые гормоны обладают широким диапозоном биологического действия- влияют на созревание половых клеток, подготавливают организм к репродуктивной функции, обеспечивают регенерацию тканей, рост, обмен веществ, регулируют поведение и эмоциональное состояние. Синтез андрогенов начинается на ранних этапах эмбриогенеза (3-й месяц внутриутробного развития), под их влиянием половая система развивается по мужскому типу. После рождения образование андрогенов в половых железах прекращается и возобновляется в период полового созревания. У девочек внутренняя секреция половых гормонов в половых железах начинается в период полового созревания. Уровень половых гормонов поддерживается по принципу саморегуляции с участием гипоталамо-гипофизарной системы. Функционирование гипоталамо-гипофизарно-гонадальной системы в мужском и женском организме различно: для мужчин характерен ациклический, а для женщин циклический характер этой системы. Это связано с половой дифференцировкой ЦНС, прежде всего- гипоталамуса. При наличии у плода Y-хромосомы на ранних стадиях эмбриогенеза происходит активация тонического (аркуатного) центра гипоталамуса, что способствует развитию плода мужского пола. При развитии женского организма активируются аркуатный и циклический (преоптический) центры. Этим определяются дальнейшие периоды развития женского организма. В детородном периоде концентрация женских половых гормонов в плазме существенно меняется на протяжении овариально- менструального цикла. Секреция эстрадиола осуществляется клетками созревающего фолликула в яичнике в первую половину цикла (до овуляции- выхода яйцеклетки) и регулируется гонадотропными гормонами гипофиза- ФСГ и ЛГ. Выработка гонадотропных гормонов гипофиза регулируется, в свою очередь, соответствующими рилизинг – факторами гипоталамуса, куда адресована положительная обратная связь от половых желез. Таким образом, до овуляции действует положительная обратная связь: накопление эстрадиола способствует повышению содержания ФСГ и особенно ЛГ. Пик ЛГ в середине цикла ведет к разрыву фолликула, выходу яйцеклетки (овуляции) и образованию желтого тела, которое начинает секретировать гормон прогестерон. Во вторую фазу цикла включается отрицательная обратная связь: повышение прогестерона тормозит выделение ФСГ и ЛГ, что препятствует созреванию следующего фолликула. Но в это время на развитие желтого тела и его инкреторную функцию оказывает влияние другой гормон гипофиза – лактотропный (ЛТГ). Следовательно, между гонадотропными гормонами гипофиза (ФСГ и ЛГ) и ЛТГ существуют реципрокные отношения, регулируемые механизмами положительной и отрицательной обратной связи, направленной на гипофизотропную зону гипоталамуса и аденогипофиз. Следует отметить, что секреция лютеотропин(ЛГ)- рилизинг –фактора подвержена и центральному влиянию, исходящему из различных нервных структур (в частности, лимбической системы) под воздействием экзогенных и психологических факторов, что нередко является причиной нарушения менструального цикла.

В мужском организме генеративная функция (образование половых клеток) и гормональная функция семенников разобщены и контролируются различными гормонами аденогипофиза: сперматогенез регулируется ФСГ, а синтез андрогенов – ЛГ. Изменение количества тестостерона стимулирует или тормозит (по типу обратной связи) выделение ЛГ- рилизинг-фактора, а следовательно и ЛГ аденогипофиза. В секреции тестостерона прослеживается суточная ритмичность- снижение после 20 часов и подъём во время сна, максимальный уровень - в 4-8 часов утра. Несмотря на разобщенность сперматогенеза и гормональной функции, они влияют друг на друга: введение небольших доз андрогенов стимулирует, а больших доз – угнетает сперматогенез.

Дата добавления: 2015-05-09