Страница - 21

§41. Гуморальная регуляция — управление с помощью гормонов

Определять расположение эндокринных, экзокринных и смешанных желез. Объяснять основные функции желез

Какая система органов управляет организмом человека? У всех ли животных она сформирована? Как управляются примитивные животные, разнообраз­ные растения, у которых данная система отсутствует?

Классификация желез по типам секреции. Железы - это органы, состоящие из клеток железистого эпителия. В этих клетках образуются (синтезируются, секретируются) какие-либо вещества. Синтез веществ принято называть секрецией, а выделяемые ими вещества – секретами.

После образования секреты выделяются из клеток железистого эпите­лия через мембрану. В зависимости от того, куда попадут секреты после выделения из клеток, железы подразделяются на три группы: внешней секреции, внутренней и смешанной.

Железы внешней секреции (экзокринные) выделяют секреты в ка­кой-либо проток или на поверхность тела. К ним относятся печень, молочные, слезные, слюнные, потовые, сальные железы, а также железы желудка и кишечника (пищеварительные).

Признаки экзокринных желез:

1. наличие протоков;
2. выделение секретов в орган или на поверхность тела (но не в кровь);
3. как правило, образуется и выделяется много секрета (граммы, мил­лилитры). Секреты не вызывают изменений в работе органов, поэтому их называют соками, например пищеварительные соки.

Железы внутренней секреции (эндокринные) не имеют протоков и выделяют вещества прямо в омывающую их кровь или лимфу. Это гипо-

физ, щитовидная, паращитовидные, вилочковая железы и надпочечники (рис. 93).

Признаки эндокринных желез:

1. отсутствие протоков;
2. выделение секретов в кровь;
3. их секреты называются гормонами. Они вырабатываются в мини­мальных количествах – микрограммах и приводят к изменениям состоя­ния сразу многих органов и тканей.

Железы смешанной секреции одновременно выделяют гормоны в кровь, а соки – в протоки. Желез смешанной секреции в организме всего две. Это поджелудочная железа и половые железы – семенники у муж­чин и яичники у женщин. Поджелудочная железа (см. рис. 36, 3, 4) секретирует гормоны инсулин и глюкагон в кровь. Это ее внутрисекре­торная функция. А поджелудочный (панкреатический) сок через протоки поступает в кишечник – в 12-перстную кишку. Это внешняя секреция.

Половые железы как внешнесекреторные органы образуют и выделя­ют половые клетки, т. е. женские яйцеклетки и мужские сперматозоиды, в протоки половых желез. А мужские и женские половые гормоны по­ступают в кровь. Это уже внутренняя секреция.

Гормоны и гуморальная регуляция. Гормоны — биологически актив­ные вещества, образующиеся в эндокринных железах и способные вы­зывать изменения в организме. Управление организмом с помощью гор­монов и других веществ осуществляется железами внутренней секреции через жидкость – кровь. Такой тип регуляции называется гуморальной регуляцией.

В эволюции гуморальный способ управления организмом появился раньше, чем управление с помощью нервной системы. У одноклеточных животных, обитавших в океане, как и у низших растений – водорослей, главным источником поступавших в организм сигналов была окружаю­щая их вода. Видимо, первоначально гуморальная регуляция сводилась к управлению организмом через любые жидкости. Поэтому и возник сам термин гуморальная (от лат. гумор – жидкость) регуляция, осуществля­емая с помощью химических веществ через жидкости – жидкие среды организма (кровь, лимфу, межклеточную жидкость).

Гормоны человека, как и других позвоночных, образуются в железах внутренней секреции. Подобные вещества есть и у растений и некото­рых беспозвоночных. В растительных организмах образуются фитогор­моны. Они стимулируют рост и развитие растений. А гормоны, стимули­рующие созревание плодов, образуются в зрелых и перезрелых плодах. В жизни членистоногих важны гормоны, вызывающие своевременно линьку и контролирующие рост и взросление организма.

Гормоны – это специфические вещества, которые воздействуют сразу на несколько процессов, изменяя работу группы клеток или органов. На­пример, гормон стресса адреналин действует как симпатический отдел нервной системы: учащает сердцебиение, повышает давление, расширяет бронхиолы и капилляры сердца, сужает капилляры органов пищеваре­ния, кожи, повышает давление, количество глюкозы в крови.

Кроме гуморальной нашему организму свойственна нервная регуля­ция (с помощью головного мозга и других отделов ЦНС). Эндокринная и нервная системы действуют совместно, не противоречат друг другу и обе­спечивают согласованную работу всех органов. Следовательно, организм регулируется нейрогуморально.

Секреция; железы внешней секреции (экзокринные), внутренней секреции (эндокринные), смешанной секреции; гормоны, гумораль­ная регуляция, адреналин, нервная регуляция, нейрогуморальная регуляция.

Знание и понимание:

1. Дайте определения понятиям гормон, железа, секрет.
2. Как вы понимаете внешнюю, внутреннюю и смешанную секреции?
3. Опишите типы самоуправления организмов, характерные для расте­ний, беспозвоночных и позвоночных животных.

Применение:

1. Определите связь между понятиями: гормон, секрет, проток, внеш­няя секреция, внутренняя секреция.
2. Сравните результаты разных типов регуляции. Как называется регу­ляция, осуществляемая при помощи крови?

Анализ:

1. Изобразите в виде схемы работу известных вам желез организма чело­века. Отразите цветом тип секреции.
2. Выскажите ваше мнение о причинах выделения секретов в жидкости.
3. Докажите на примерах, почему некоторые железы относятся к сме­шанной секреции.

Синтез:

1. Порассуждайте: из какого типа тканей состоят железы разной секре­ции. Почему это так? Возможно ли иное?
2. Систематизируйте по критериям типы регуляции. Какая регуляция появилась первой? Почему?

Оценка:

1. Объясните значение разных типов регуляции в природе.
2. Оцените значение гормонов в жизни человека.

§42. Функции эндокринных желез и заболевания, связанные с ними

Объяснять основные функции желез. Описывать заболевания, вызванные нарушением функций поджелудочной или щитовидной железы

На какие группы делятся железы? Что такое гиперфункция и гипофункция че­го-либо? Как осуществляется гуморальная регуляция?

Эндокринные железы, как и другие органы, могут подвергаться забо­леваниям. Изменения в их работе можно поделить на две большие груп­пы. Бывает, что гормонов в организме вырабатывается слишком мно­го. Такое состояние избытка гормонов называется гиперфункцией. Если гормона вырабатывается слишком мало, то это гипофункция. Зачастую для организма опасен и недостаток гормонов, и их избыток. Гипер- и гипофункция любой из эндокринных желез приводят к тяжелым заболе­ваниям.

К железам внутренней секреции относятся гипофиз, щитовидная же­леза, паращитовидные, вилочковая, надпочечники и некоторые другие.

Гипофиз — главная железа внутренней секреции (см. рис. 93). Он расположен у основания головного мозга. По форме гипофиз похож на фасоль. Его масса составляет всего 0,5–0,65 г, а вырабатывает он около 25 гормонов. Многие из них до сих пор полностью не исследованы. Его гормоны управляют деятельностью всех эндокринных желез, кроме под­желудочной. Гормон гипофиза соматотропин воздействует на ткани и органы. Этот гормон роста усиливает рост скелета и мышц и, следова­тельно, всего организма. Если этого гормона вырабатывается мало (ги­пофункция), развивается карликовость – очень низкий рост. Если его слишком много (гиперфункция), развивается гигантизм.

Кости человека способны расти только до 25 лет. Акромегалия – бо­лезнь, вызванная избытком гормона роста в зрелом возрасте. В этом слу­чае у человека увеличиваются только кисти рук, ступни и кости лица.

Наиболее тяжелыми и часто встречаемыми заболеваниями являются нарушения работы щитовидной и поджелудочной желез.

Щитовидная железа (рис. 94) выделяет гормон тироксин. Для того чтобы в организме происходил его биосинтез, необходим йод. Если взрос­лый человек не получает йода с водой и пищей, развивается заболевание эндемический зоб – разрастание щитовидной железы. Если в раннем дет­стве человек получает недостаточно йода, развивается заболевание кре­тинизм.

Тироксин регулирует в организме основной обмен веществ. Благодаря ему съеденная пища пойдет в запас (превратится в собственные белки и жиры организма) или же расщепится и даст энергию.

Если в организме вырабатывается слишком мало тироксина, почти вся съеденная пища идет в запас. Возникает болезнь микседема. Человек полнеет. Ему постоянно холодно, т. к. температура его тела 35°С. Он ис­пытывает сонливость, слабость, недостаток энергии.

Если в организме вырабатывается избыток тироксна, то в энергию переходит слишком много питательных веществ. Возникает базедова болезнь. У больных наблюдается повышенная возбудимость нервной сис­темы, учащенное сердцебиение и дыхание, температура тела 37–38°С, бессонница. Они худеют и постоянно испытывают чувство голода, хотя потребляют нормальное количество пищи. Напряжение мышц глаз при­водит к пучеглазию. У таких людей быстрее изнашиваются сердце и дру­гие органы. Чтобы уменьшить число людей с заболеваниями щитовидной железы, в Казахстане принят закон о профилактике йододефицита.

Паращитовидные железы в течение многих лет ученые считали ча­стью щитовидной железы (рис. 94). Изучив их строение (1924), они пришли к выводу, что это отдельные железы, которые выделяют паратгормон. Расположены они на задней поверхности щитовидной железы. Их четыре: две из них – в верхней части щитовидной железы, две – в нижней части.

Функция паращитовидных желез:

регулируют в организме обмен фосфора и кальция, которые накапли­ваются в костях. Под действием паратгормона они переходят в кровь.

При изменении количества паратгормона нарушается обмен кальция. Если гормона недостает, уменьшается содержание кальция в крови, по­тому что он не переходит туда из костей. Кости становятся ломкими и хрупкими. Зубы сильно подвержены разрушению. На них появляются меловидные пятна. Повышается возбудимость нервной системы, появ­ляются судороги.

При избыточном выделении паратгормона снижается содержание каль­ция в костях. Они становятся гибкими и легко искривляются. Кальций же скапливается в крови, печени, почках, головном мозге.

Вилочковая железа, или тимус, располагается за грудиной (см. рис. 93, 95). В детском возрасте тимус бывает крупным, после полового созре­вания он уменьшается. В нем вырабатывается гормон тимозин, который осуществляет защитные (иммунные) реакции и участвует в процессах ро­ста. В тимусе созревают лимфоциты (разновидность лейкоцитов) – клетки крови, осуществляющие защиту организма от инфекций.

Надпочечники – это парный эндокринный орган высших позвоноч­ных (рис. 96). Они имеют два слоя: наружный – корковый и внутрен­ний – мозговой.

Гормоны, выделяемые в корковом слое, называются кортикоидами. Это две группы гормонов, разных по действию. Минералокортикоиды ре­гулируют обмен натрия, калия, воды и солей. Глюкокортикоиды – обмен белков и углеводов. Поэтому, даже если человек ест белковую, небогатую углеводами пищу, количество глюкозы в крови у него не снижается.

В мозговом слое вырабатываются адреналин и норадреналин. Эти гормоны выделяются во время стрессовых ситуаций. Они регулируют обмен углеводов и жиров, активизируют деятельность кровеносной си­стемы, работу скелетной мускулатуры и мускулатуры внутренних ор­ганов. Выработка адреналина резко усиливается в условиях стресса. Он обеспечивает повышение содержания сахара в крови, усиление сер­дечной деятельности и работоспособности мышц. Даже в малых дозах адреналин усиливает работу сердца. Чтобы заострить зрение, расширя­ются зрачки. Чтобы увеличить уровень энергии, печень высвобождает запасенную глюкозу. Чтобы уменьшить кровопотери в случае ранений, сосуды в коже сужаются, увеличивается свертываемость крови. В ме­дицинской практике адреналин иногда вводят прямо в остановившееся сердце, чтобы заставить его вновь сокращаться. В других критических ситуациях надпочечники выделяют норадреналин.

Эти гормоны секретируются у всех позвоночных, но особенно – у теплокровных. Таким образом, в эволюции позвоночных (от круглоро­тых до млекопитающих) прогрессивно увеличивается число нейронов, секретирующих гормоны надпочечников.

Поджелудочная железа (смешанная секреция) не управляется гормо­нами гипофиза. Она гипофизонезависима. Ее гормоны выделяются в за­висимости от количества сахара (глюкозы) в крови. Если его становится слишком много, происходит самоотравление организма. А если слишком мало, организм испытывает недостаток энергии. Из-за этого нарушается работа органов, в первую очередь мозга.

Мы можем съесть много сладкого или голодать несколько дней, но количество глюкозы в крови будет постоянным – 0,1–0,12%. За это от­вечают гормоны поджелудочной железы. Если мы съели пищу (особенно сладкую), выделяется гормон инсулин. Он понижает количество глюкозы в крови, превращая ее в нерастворимый запасной сахар – гликоген, кото­рый накапливается в печени и мышцах.

Организм постоянно расходует глюкозу крови, превращая ее в энер­гию. Но мы же не едим сахар постоянно. Чтобы количество глюкозы в крови не уменьшалось, вырабатывается гормон глюкагон. Он превращает в глюкозу гликоген из печени и мышц. Таким образом, действие инсули­на и глюкагона противоположно.

При недостатке инсулина развивается заболевание сахарный диабет. В результате избытка глюкозы в крови происходит самоотравление ор­ганизма. Больным сахарным диабетом вводят инсулин и рекомендуют малоуглеводную пищу.

Эндокринная функция половых желез — это секреция половых гор­монов после наступления полового созревания. Они отвечают за раз­витие вторичных половых признаков. Это те признаки, которые от­личают взрослых мужчин и женщин. Мужские половые гормоны (тестостерон и др.) стимулируют рост усов и бороды, развитие хря­щей, скелета и мышц, формирование мужской фигуры, низкого голоса и т. д. Женские половые гормоны (эстрадиол, прогестерон и др.) сти­мулируют формирование женской фигуры, высокого голоса, развитие молочных желез, накопление подкожных жиров и т. д.

Гиперфункция, гипофункция, соматотропин, гормон роста, тироксин, паратгормон, тимозин, минералокортикоиды, глю­кокортикоиды, адреналин, норадреналин, инсулин, гликоген, глюкагон, сахарный диабет, половые гормоны, вторичные по­ловые признаки.

Знание и понимание:

1. Объясните, почему концентрация глюкозы в крови постоянна (укажи­те ее) и не зависит от питания, типа и качества еды.
2. Опишите, какой гормон отвечает за обмен веществ. В какой железе он образуется?

Применение:

1. Определите связь между болезнями, избытком и недостатком гормо­нов. Покажите на конкретных примерах.
2. Назовите причины развития вторичных половых признаков. Назовите гормоны половых желез.

Анализ:

1. Изобразите в виде схемы взаимопревращения гликогена и глюкозы. В каких органах он откладывается, какие гормоны задействованы?
2. Выскажите ваше мнение о причинах развития эндемического зоба и кретинизма. С какой железой они связаны? При недостатке какого вещества они развиваются и в каком возрасте?
3. Проанализируйте изменения, связанные с выработкой соматотропина, и установите зависимость симптомов заболеваний от количества этого гормона.

Синтез:

1. Порассуждайте: какая железа в нашем организме является гипофизо­независимой, и почему?
2. Систематизируйте по критериям гормоны надпочечников: 1) в каком слое вырабатываются; 2) скорость действия; 3) обменные или стрессо­вые; 4) эволюционное значение.

Оценка:

Оцените значение следующего явления:

1. расширенные зрачки, учащенное дыхание, сердцебиение, активное сокращение мышц в течение нескольких минут;
2. те же симптомы на фоне незначительного повышения температуры, недостатка веса, бессонницы на протяжении длительного времени;
3. у человека высокого роста в возрасте 30 лет отмечаются большие кисти рук, ступни и вытянутое лицо;
4. одутловатость, отеки, одышка, избыточный вес, человеку постоян­но холодно, он сонлив и пассивен.
5. О чем говорят эти симптомы?

Дискуссия:

Верно ли утверждение, что «гипофиз – главная железа внутренней секреции»?