7. 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.

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.

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 паракринного существует 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.