Fiziologiia

Физиология человека и животных

3)стимулирует синтез белка;

4)обеспечивает мужской тип поведения.

В случае кастрации до пубертатного периода не развиваются ни физиологические, ни поведенческие особенности, присущие мужской особи. Кастрация после завершения полового созревания необязательно вызывает регрессию уже сформированных андроген-зависимых тканей.

Половая активность после кастрации снижается гораздо медленнее, чем из крови исчезает тестостерон, и у некоторых мужчин половая активность сохранялась в течение нескольких лет после кастрации. Связь между наличием или недостатком андрогенов и отклонениями в сексуальном поведении у человека очень сложна и неоднозначна. Различная степень андрогенной недостаточности в критический период дифференцировки мозга может повлиять на нарушения полового поведения, однако большой вклад в развитие подобных нарушений вносит также воспитание, среда, социальный и культурный опыт. Поведенческие или ситуационные факторы могут стимулировать или угнетать выделение гонадотропинов гипоталамуса и тем самым изменять уровень тестостерона в крови.

13. Эндокринная функция почек, желудочно-кишечного тракта, сердца. Гормональная функция эндотелия

Гормоны пищеварительной системы

Вжелудке и тонком кишечнике вырабатывается множество гормонов, которые действуют и на сам желудочно-кишечный тракт, и на поджелудочную железу, и на желчный пузырь. Эти гормоны, действуя вместе с периферической нервной системой, регулируют активность отдельных областей желудочнокишечного тракта и секрецию сока поджелудочной железы и желчи.

Гастрин секретируется в G-клетках привратниковой (пилорической) части желудка при поступлении в желудок пищевых масс. Этот гормон активирует секрецию соляной кислоты и пепсиногена, повышая таким образом выделение желудочного сока. Также гастрин участвует в регуляции двигательной активности желудка, способствуя переходу химуса (пищевых масс) из желудка в тонкую кишку. Именно гастрин вызывает развитие так называемой “голодной” перистальтики желудка, которая развивается в том случае, когда желудок более 2- 3 часов находится в пустом состоянии. Это приводит к активации центра голода гипоталамуса.

Вэнтерохромаффинных клетках слизистой желудка вырабатывается гормон гистамин, который усиливает стимулирующее действие гастрина на выделение

Физиология человека и животных

HCl, а также расширяет сосуды в стенке желудка. В D-клетках вырабатывается гормон соматостатин. Выделение соляной кислоты регулируется по механизму отрицательной обратной связи гормонами желудка. Гастрин стимулирует выделение HCl до тех пор, пока рН желудочного сока снизится до 1,0. При этом значении рН выделение гастрина прекращается вследствие ингибирующего влияния на G-клетки соматостатина.

Секретин (27 аминокислотных остатков), а также холецистокинин синтезируются в двенадцатиперстной кишке под влиянием химуса, поступающего из желудка. Оба гормона действуют на одни и те же клетки в экзокринной части поджелудочной железы, но их эффекты опосредованы через разные вторичные посредники: секретин действует через цАМФ, а холецистокинин – через систему Са2+. В результате секретин стимулирует выделение бикарбонатов и воды, а холецистокинин усиливает выделение трипсиногена экзокринной частью поджелудочной железы. Кроме того, холецистокинин угнетает секрецию желудочного сока в желудке, но стимулирует выброс желчи из желчного пузыря в двенадцатиперстную кишку.

Вазоктивный интестинальный пептид (ВИП) в пищеварительной системе не только играет роль гормона, но и медиатора метасимпатических и парасимпатических нервных волокон, иннервирующих желудочно-кишечный тракт. ВИП вырабатывается отдельными клетками слизистой желудка, тонкой и прямой кишки и вызывает расслабление гладкой мускулатуры сосудов желудочно-кишечного тракта, что приводит к усилению кровотока, а также некоторые другие эффекты.

Гастроингибирующий пептид (ГИП) – образуется в тонкой кишке и тормозит секрецию и моторику желудка (по-видимому, соответствует секретину и холецистокинину).

В подвздошной и ободочной кишке синтезируется глюкагоноподобный пептид-1 (энтероглюкагон), который стимулирует выделение инсулина в островках Лангерганса поджелудочной железы в ответ на повышение уровня глюкозы в тонком кишечнике, то есть еще до того, как начнет повышаться уровень глюкозы в крови.

Клетки слизистой тонкого кишечника выделяют серотонин (5- окситриптамин) в ответ на изменения давления, который активирует моторные нейроны в нервных сплетениях стенки кишечника, а также мотилин, который стимулирует сокращения двенадцатиперстной кишки и антрального отдела

Физиология человека и животных

увеличивается под действием гормона роста. По структуре они похожи на проинсулин. Основная их мишень – это хрящ, рост которого они усиливают. Кроме того, как и сам гормон роста, они действуют на многие клетки организма, усиливают синтез ДНК и РНК, стимулируют синтез белка, рост и размножение клеток. Но, в отличие от гормона роста, соматомедины не действуют на липолиз и утилизацию глюкозы.

В печени вырабатывается также белок ангиотензиноген, который поступает в плазму и участвует в регуляции артериального давления.

Гормоны сердца. Одним из этих пептидов является атриальный натрийуретический пептид (атриопептид, 28 аминокислот), который образуется в ушках правого предсердия. Его продукция увеличивается при перерастяжении стенок предсердий, при повышении артериального давления, при повышенном употреблении поваренной соли. Под его влиянием снижается тонус сосудов и угнетается секреция альдостерона в ответ на действие ангиотензина 2, в результате чего увеличивается клубочковая фильтрация в почках и удаление натрия и воды.

Гормоны эндотелия:

Эндотелины. В эндотелии сосудов образуется эндотелины, представленные тремя изоформами. Это пептиды из 22 аминокислот. Впервые выделены в 1988 г. Образуются из препроэндотелина с помощью эндотелин-преобразующего фермента. Основной эффект эндотелинов при прямом действии гормона на гладкомышечные клетки стенок сосудов заключается в повышении тонуса гладких мышц сосудов. Это самые мощные вазоконстрикторы. Также эндотелины повышают сердечный выброс, увеличивают тонус гладких мышц дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта, матки. По-видимому, эндотелины играют важную роль в развитии ишемической болезни сердца и гипертонической болезни.

Окись азота. Биологическое действие окиси азота было открыто в 1980 г. Окись азота (NО, или эндотелиальный релаксирующий фактор), водо- и жирорастворимое соединение, образуется в эндотелии кровеносных сосудов из аминокислоты аргинина под действием фермента NО-синтазы (NOS) и является самым мощным фактором, вызывающим расслабление гладких мышц стенок сосудов. Многие известные БАВ, вызывающие расслабление сосудов (например, ацетилхолин, гистамин, брадикинин и др.) действуют через окись азота.

Окись азота – короткоживущее соединение, распадается через 6–50 сек., взаимодействуя с с супероксидами и образуя комплексы с белками, например, с гемоглобином. Действие NО усиливается при гипоксии и уменьшается при снижении напряжения кислорода в крови.

Физиология человека и животных

Простациклин образуется клетками эндотелия из арахидоновой кислоты и также расширяет сосуды.

Тромбоксан А2 образуется в тромбоцитах и вызывает сужение сосудов. Ангиогенины – это факторы, образующиеся в эндотелии, характерной

функцией которых является стимуляция ангиогенеза, то есть роста сосудов. К ним относятся васкулотропин, монобутирин, тромбоспондин. Они участвуют в пролиферации эндотелия, образовании трубки сосуда и т.д. Комплексы ангиогенинов различаются в зависимости от типа сосуда, органа и т.д.

Гормоны почек:

Ренин-ангиотензиновая система. В юкстагломерулярных клетках,

расположенных в области плотного пятна в почках (между приносящей и выносящей артериолами сосудистого клубочка), вырабатывается полипептид ренин. Строго говоря, ренин – это не гормон (так как он не действует на рецепторы), а протеаза, действующая на ангиотензиноген. Кроме почек, прогормон ренина вырабатывается в печени. Он является частью системы поддержания артериального давления и уровня натрия в условиях потери жидкости. В ответ на понижение артериального давления и снижение уровня натрия в крови, в почках начинается усиленная выработка ренина, который поступает в кровь. В плазме крови он действует на полипептид ангиотензиноген (α2-глобулин, вырабатывающийся в печени), отщепляет от него несколько аминокислотных остатков и переводит его в ангиотензин 1 (10 аминокислот), который затем под действием ангиотензин-превращающего фермента (карбоксидипептидилпептидазы) превращается в ангиотензин 2 (8 аминокислот). Ангиотензин 2 является мощнейшим фактором, вызывающим сужение сосудов (артериол) и повышение артериального давления, например, в условиях кровопотери. Вторым важным аспектом действия ангиотензина 2 является стимуляция секреции альдостерона, что также способствует увеличению тонуса сосудов за счет увеличения объема циркулирующей крови. Кроме того, ангиотензин усиливает чувство жажды и способствует организации питьевого поведения.

Впочках (в митохондриях проксимальных извитых канальцев) синтезируется гормон кальцитриол – активная форма витамина D3. Это соединение способствует всасыванию кальция и фосфатов в кишечнике, стимулирует остеобласты (повышает накопление кальция в костях). Образование кальцитриола повышается при действии паратирина и при снижении содержания фосфатов в крови и снижается при повышении последних в крови.

Винтерстициальных клетках мозгового вещества почки синтезируются вещества, расслабляющие гладкие мышцы стенок сосудов и уменьшающие таким

Физиология человека и животных

образом артериальное давление, – брадикинин и некоторые простагландины. Эритропоэтин – это гликопротеид, содержащий сиаловую кислоту,

синтезируется главным образом в почках. Его выделение увеличивается при гипоксии, а также при действии тестостерона, гормонов щитовидной железы, глюкокортикоидов, катехоламинов. В клетках костного мозга, в которых происходит образование эритроцитов, эритропоэтин усиливает синтез РНК, что приводит к увеличению образования гемоглобина. Синтез эритропоэтина усиливается при гипоксии (снижении рО2 в тканях).

ТЕМА 7 ВНУТРЕННЯЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА. КРОВЬ. ИММУНИТЕТ

1.Функции крови. Состав и физико-химические свойства крови. Плазма

крови

2.Механизмы поддержания кислотно-основного равновесия. Буферные системы крови

3.Лимфа. Образование лимфы. Ликвор

4.Эритроциты: строение и функции. Гемолиз. Гемоглобин. Эритропоэз.

Анемии

5.Группы крови. Агглютиногены (антигены) и агглютинины (антитела). Резус-фактор. Правила переливания крови

6.Строение и функции лейкоцитов. Лейкоцитарная формула

7.Регуляторная функция лейкоцитов (цитокины)

8.Защитная функция крови. Понятие о клеточном и гуморальном иммунитете

9.Тромбоциты, их строение и функции

10. Свертывающая и противосвертывающая системы крови. Плазменные и клеточные факторы свертывания

1. Функции крови. Состав и физико-химические свойства крови. Плазма крови

Кровь является разновидностью соединительной ткани и содержит жидкое межклеточное вещество плазму и форменные элементы.

Функции крови:

1) транспортная:

Физиология человека и животных

а) дыхательная – перенос кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким;

б) питательная – доставка пластических (аминокислот, нуклеотидов, витаминов, минеральных веществ) и энергетических (глюкоза, жиры) ресурсов к клеткам и тканям;

в) экскреторная – перемещение конечных продуктов обмена к органам выделения (почкам, потовым железам, коже);

2)терморегуляторная: за счет высокой теплоемкости крови осуществляется перенос тепла от места его образования к легким и коже, где происходит теплоотдача;

3)поддержание тканевого гомеостазиса и регенерации тканей:

поддержание водно-солевого баланса, кислотно-щелочного равновесия, вязкости

ит.д.;

4)регуляторная – обеспечивается переносом гормонов и факторов специфической (биологически активные вещества) и неспецифической (метаболиты, ионы, витамины) регуляции;

5)защитная – обеспечение иммунных реакций за счет иммунокомпетентных клеток (лимфоцитов) и антител, фагоцитоза, наличия ферментов неспецифической защиты (лизоцим), системы комплемента, системы свертывания.

Основные показатели, характеризующие кровь. Цельная кровь состоит из жидкой части, или плазмы (55 %) и форменных элементов (45 %), к которым относятся эритроциты, лейкоциты и кровяные пластинки – тромбоциты (рисунок

7.1).

Рисунок 7.1. – Состав крови. Основные тип форменных элементов крови

Физиология человека и животных

Гематокрит (“гематокритное число”) – это отношение объема форменных элементов крови к общему объему крови. В норме гематокрит составляет у женщин – 36–42 %, у мужчин – 40–48 %. Постоянство гематокрита поддерживается за счет многочисленных механизмов регуляции объема крови и объема плазмы: наличия жажды, изменения всасывания и выделения солей, регуляции белкового состава крови, регуляции образования эритроцитов и др. Значительное изменение гематокрита возможно лишь в условиях высокогорья, когда адаптация к недостатку кислорода приводит к усилению образования эритроцитов.

Объем крови у взрослого человека составляет примерно 4–6 л или 6–8 % от массы тела. Физико-химические свойства крови. Наибольшее значение среди них имеют осмотическое давление, онкотическое давление, коллоидная стабильность, суспензионная устойчивость, удельная плотность и вязкость.

1.Осмотическое давление крови зависит от концентрации в плазме крови молекул, растворенных в ней веществ (электролитов и неэлектролитов) и представляет собой сумму осмотических давлений всех содержащихся в ней компонентов. NaCl создает более 60 % осмотического давления, а вообще все неорганические электролиты определяют до 96 % общего осмотического давления. У здорового человека осмотическое давление составляет 7,6 атм. Растворы с таким осмотическим давлением называют изотоническими, или физиологическими. Раствор NaCl с концентрацией 0,85 % является изотоническим. Гипертонический раствор – раствор с более высоким осмотическим давлением, гипотонический – с более низким.

Осмотическое давление обеспечивает переход растворителя через полупроницаемую мембрану от раствора, менее концентрированного к раствору, более концентрированному. Например, при высоком осмотическом давлении окружающего раствора эритроциты отдают воду и сморщиваются, а при низком – набухают и даже лопаются. Разрушение эритроцитов в гипотонической среде называется – осмотическим гемолизом эритроцитов.

2.Онкотическое давление – это осмотическое давление, создаваемое белками в коллоидном растворе. Так как белки плазмы крови плохо проходят через стенки капилляров в ткани, то онкотическое давление обеспечивает удержание воды в крови. Альбумины составляют преобладающую часть белков плазмы, поэтому онкотическое давление создается преимущественно альбуминами. Снижение их содержания в плазме приводит к потере воды плазмой

иотеку тканей, а увеличение – к задержке воды в кровяном русле.

3.Коллоидная стабильность плазмы обусловлена характером гидратации белковых молекул и наличием на их поверхности двойного электрического слоя

Физиология человека и животных

ионов, создающего поверхностный потенциал. Также существует потенциал поверхности скольжения частицы в коллоидном растворе, который формирует на них одноименные заряды и электростатические силы отталкивания. Это и определяет устойчивость коллоидных растворов.

4.С коллоидной стабильностью белков плазмы связаны и суспензионные свойства крови, т.е. поддержание клеточных элементов во взвешенном состоянии. Они могут быть оценены по скорости оседания эритроцитов (СОЭ). Удельный вес эритроцитов больше, чем плазмы крови, поэтому при отсутствии движения крови и ее свертывания они медленно оседают. В норме СОЭ составляет у мужчин 4–12 мм/час, у женщин – 5–15 мм/час. При воспалительных процессах СОЭ значительно возрастает.

5.Удельная плотность крови – 1050–1060 г/л.

6.Вязкость крови – 5 усл. ед. (т.е. в 5 раз больше, чем у воды).

Плазма крови состоит из воды (90–92 %) и 8–10 % сухого остатка, который содержит низкомолекулярные соединения; углеводы (глюкоза); липиды; органические кислоты и основания; азотсодержащие вещества (не белки); белки (7–8 %): альбумины, глобулины, фибриноген; витамины.

Электролитный состав плазмы важен для поддержания ее осмотического давления, кислотно-щелочного равновесия, функций клеточных элементов крови и сосудистой стенки, активности ферментов, процессов свертывания крови и фибринолиза. Основными ионами в плазме крови являются ионы натрия, калия, кальция, бикарбонатов, фосфатов. Кроме того, в плазме крови содержится около 15 микроэлементов – Cu, Co, Mn, Zn, Cr и др., которые играют важную роль в процессах метаболизма в клетках, так как они входят в состав ферментов, участвуют в процессах образования клеток крови и гемоглобина.

Органические вещества плазмы крови – это в основном азотсодержащие продукты белкового распада (мочевина, аминокислоты, мочевая кислота, креатин, креатинин) – так называемый остаточный, или небелковый, азот. В норме его количество отражает не столько интенсивность катаболизма белка, сколько эффективность выделения продуктов белкового обмена через почки. Увеличение остаточного азота крови является показателем нарушения экскреторной (выделительной) функции почек.

Из углеводов плазмы более 90 % приходится на глюкозу. Она очень хорошо растворяется в воде, легко проникает через мембраны, легко используется в метаболизме, поэтому является основным источником энергии во многих клетках. В норме содержание глюкозы в крови составляет 4,4–6,6 ммоль/л.

Белки плазмы крови. Всего их известно около 200. Общее содержание белков равно 65–85 г/л.

Физиология человека и животных

Из них альбумины составляют 38–50 г/л, глобулины – 20–30 г/л и фибриноген – 2–4 г/л (рисунок 7.2).

Рисунок 7.2. – Состав крови. Основные группы белков плазмы крови

Альбумины. Основная роль альбуминов заключается в поддержании онкотического и, соответственно, осмотического давления. Они являются резервом аминокислот для синтеза белка, переносчиками жирных кислот, стероидных гормонов и др.

a-глобулины (a1- и a2-) – это гликопротеины (белки + углеводы), являющиеся переносчиками глюкозы (2/3 всей глюкозы плазмы), гормонов, витаминов, микроэлементов. К ним также относятся эритропоэтин – гуморальный стимулятор кроветворения; плазминоген – предшественник плазмина, растворяющий фибриновые сгустки; протромбин – один из факторов свертывания и т. д.

b-глобулины – это, в основном, липопротеины, которые составляют 75 % всех липидов плазмы.

g-глобулины, или иммуноглобулины. Основная роль иммуноглобулинов состоит в связывании антигенов в ответ на поступление их в организм.

Функции белков плазмы крови:

1)регуляция водно-солевого обмена, поддержание осмотического давления

иводного гомеостазиса за счет онкотического давления плазмы крови;

2)поддержание агрегатного состояния крови, ее вязкости, свертываемости, суспензионных свойств;

3)поддержание кислотно-щелочного равновесия;

4)защитная функция (антитела – иммуноглобулины);

5)питательные функции крови как резерв аминокислот;

Физиология человека и животных

6) регуляторная и транспортная (перенос жирных кислот, стероидных гормонов и др.).

2. Механизмы поддержания кислотно-основного равновесия. Буферные системы крови

Важнейшим показателем постоянства внутренней среды организма является рН крови, так как абсолютное большинство обменных реакций наиболее активно протекает только при определенных значениях рН. Поддержание постоянства рН плазмы крови является важной физиологической задачей, которая обеспечивается буферными системами крови. Кровь млекопитающих и человека имеет слабощелочную реакцию: рН артериальной крови составляет 7,35–7,48, венозной

– на 0,02 ниже. Если возникает сдвиг рН в кислую сторону, это называется ацидоз, если в щелочную – алкалоз.

Несмотря на непрерывное поступление в кровь кислых и щелочных продуктов обмена, рН крови поддерживается на достаточно постоянном уровне (одна из важнейших констант гомеостазиса) – кислотно-щелочное равновесие (КЩР) рисунок 7.3.

Главные пути поддержания рН на постоянном уровне:

–буферные системы жидкой внутренней среды (крови);

–выделение углекислого газа легкими;

–выделение кислых или удержание щелочных продуктов почками.

В крови существуют следующие буферные системы: бикарбонатная, фосфатная, белков плазмы крови, гемоглобиновая.

Бикарбонатная буферная система состоит из угольной кислоты, бикарбонатов натрия и калия. При поступлении в плазму крови более сильной кислоты, чем угольная, анионы сильной кислоты взаимодействуют с катионами натрия и образуют нейтральную соль.

А ионы водорода соединяются с бикарбонатными анионами НСО3- , в результате чего образуется малодиссоциирующая угольная кислота. Под действием содержащейся в эритроцитах карбоангидразы угольная кислота распадается на СО2 и Н2О. Углекислый газ выделяется, и рН не меняется. Если же в кровь поступают щелочные соединения, они реагируют с угольной кислотой, образуя бикарбонаты и воду, а рН опять поддерживается на постоянном уровне. Эта система регуляции рН осуществляется за счет регуляции частоты дыхания и соответственно количества выделяемого СО2.