2.8. Эпифиз

Эпифиз (греч. epiphysis – шишка, нарост). Эпифиз, или верхний мозговой придаток, шишковидное тело (epiphisis cerebri) - эндокринный орган, расположенный между передними буграми четверохолмия над третьим мозговым желудочком. Шишковидное тело принимает участие в таких жизненно важных процессах, как рост, половое созревание, обеспечение гомеостаза, а также взаимосвязи внутренней среды организма и окружающей среды. В эпифизе содержатся биологически активные соединения, в первую очередь, такие, как серотонин, мелатонин. Отмечается также высокий уровень обмена норадреналина, гистамина и других биологически активных веществ. Специфическим раздражителем для шишковидного тела служит световой сигнал. Освещение тормозит превращение серотонина в мелатонин и способствует накоплению серотонина и его метаболитов. В темноте происходит усиленное превращение серотонина в мелатонин.

Наличие суточных и сезонных ритмов физиологической активности шишковидной железы, совпадающих с ритмами секреторной активности периферических эндокринных желез, позволяет считать ее регулятором биологических часов в организме. У человека на ночные часы приходится 70% суточной продукции мелатонина. Концентрация его достигает максимума около трех часов ночи. Циклический характер синтеза и секреции шишковидного тела обусловлен влиянием супраоптического ядра гипоталамуса, куда поступает сигнал с фоторецепторов сетчатки глаза.

Влияние шишковидного тела на эндокринную систему в основном носит ингибиторный характер. Введение мелатонина вызывает снижение активности гипоталамуса, уменьшение массы гипофиза. Наиболее выражено влияние эпифиза на систему гипоталамус – гипофиз – гонады. Мелатонин угнетает функции гипофиза, подавляя образование гонадотропинов. Под действием мелатонина задерживается преждевременное развитие половых желез, формируется цикличность половых функций, определяется длительность овариально-менструального цикла женского организма.

Гормоны шишковидного тела угнетают биоэлектрическую активность мозга и нервно-психическую деятельность, оказывая снотворное действие. У больных с депрессией и бессонницей отмечено уменьшение экскреции мелатонина с мочой. Определенное влияние эпифиз оказывает на опухолевые процессы в организме. При удалении шишковидного тела у лабораторных животных наблюдается ускорение развития меланомы, роста опухолей. Экстракты, полученные из ткани шишковидного тела, обладают противоопухолевым эффектом, который связывают со стимуляцией эпифизом иммунокомпетентных клеток, макрофагов и др.

Снижение функции эпифиза (гипопинеализм) возникает при белковом голодании, недостатке витамина В₂ ,В₆, дефиците пантотеновой кислоты, метионина. В результате наблюдается накопление серотонина в дневное время суток и избыток мелатонина в темное время суток. При этом нарушаются гормональные функции, сопровождающиеся повышением внутричерепного давления. При гиперфункции (гиперпинеализм) повышается функциональная активность эндокринных желез, в отношении которых эпифиз выступает как ингибитор.

Контрольные вопросы:

1. Общая характеристика эпифиза.

2. Биологически активные соединения эпифиза.

3. Циклический характер синтеза и секреции мелатонина.

4. Влияние шишковидного тела на эндокринную систему.

5. Нарушения гормональной функции эпифиза.

3. РЕАКЦИИ ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ

НА ФИЗИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ

3.1. Влияние гормонов на обмен веществ и энергообеспечение

Обмен углеводов

Углеводы поступают в организм человека, в основном, в виде крахмала и гликогена. В процессе пищеварения из них образуются глюкоза, фруктоза, лактоза и галактоза. Фруктоза и галактоза превращаются в глюкозу в печени. Содержание глюкозы в крови колеблется от 4,4 до 6,7 ммоль/л. Скорость повышения уровня сахара зависит от его количества в продукте и особенностей его химического состава.

Средняя потребность в углеводах для людей, не занятых физическим трудом, равна 400-500 г/сут. Избыток глюкозы фосфорилируется и переходит в печеночный гликоген. Количество его в печени подвержено большим колебаниям и зависит от диеты, а содержание гликогена в мышцах находится в прямой зависимости от физической активности индивидуума. В синтезе одной молекулы гликогена участвуют от 2000 до 20000 молекул глюкозы.

По мере расходования запасов гликогена глюкоза может ресинтезироваться из молочной кислоты (лактата), аминокислот и других соединений. Этот процесс носит название глюконеогенеза. Распад гликогена носит название гликогенолиза. Глюкоза наряду с жирами и белками является источником энергии, ее запасы в организме в виде гликогена невелики по сравнению с запасом энергии, представленной в виде жиров. Так, количество гликогена в организме человека весом 70 кг составляет 480 г (400 г – гликоген мышц и 80 г – гликоген печени), что эквивалентно 1920 ккал (320 ккал - гликоген печени и 1600 – гликоген мышц). Количество циркулирующей глюкозы в крови составляет всего 20 г (80 ккал). При окислении 1 г углеводов освобождается 4,1 ккал энергии. Для окисления углеводов требуется значительно меньше кислорода, чем для окисления жиров. Для удовлетворения повышенной потребности организма в энергии при мышечной деятельности необходимо повышенное количество глюкозы для утилизации мышцами. Гормоны, участвующие в процессе увеличения количества циркулирующей в плазме глюкозы:

1) соматотропный гормон;

2) глюкагон;

3) адреналин;

4. норадреналин;

5. кортизол.

Концентрация глюкозы в плазме крови во время мышечной работы зависит от соотношения между потреблением ее мышцами и выделением печенью. Мышечная нагрузка повышает интенсивность выделения катехоламинов из мозгового вещества надпочечников, и эти гормоны (адреналин и норадреналин) совместно с глюкагоном поджелудочной железы обеспечивают усиление гликогенолиза. Во время физической активности уровни кортизола – гормона коры надпочечников - также повышаются. Кортизол, в свою очередь, усиливает катаболизм белков, освобождая аминокислоты для глюконеогенеза в печени. Таким образом, все эти гормоны увеличивают количество глюкозы в плазме, усиливая процессы гликогенолиза и глюконеогенеза.

Гликогенолиз происходит непрерывно, и за счет этого поддерживается постоянная концентрация глюкозы в крови в промежутках между приемами пищи. Во время ночного голодания около 75% глюкозы образуется путем гликогенолиза, 25% глюкозы - путем глюконеогенеза.

Исходными соединениями в глюконеогенезе являются аминокислоты мышечной ткани. При длительном голодании это приводит к массивному распаду мышечного белка. Другими важными веществами для синтеза глюкозы являются молочная кислота, которая образуется в мышечной ткани при работе, а также глицерин, образующийся при расщеплении жиров.

Гормон роста гипофиза повышает мобилизацию жирных кислот и снижает клеточное потребление глюкозы, вследствие чего клетки используют меньше глюкозы (больше глюкозы остается в системе кровообращения). Гормоны щитовидной железы участвуют в расщеплении углеводов, из-за чего при высоком уровне тиреоидных гормонов возрастает интенсивность метаболизма углеводов.

Чем выше интенсивность физической нагрузки, тем больше выделяется катехоламинов. Следовательно, значительно повышается интенсивность гликогенолиза. Этот процесс происходит не только в печени, но и в мышцах. Мышцы используют свои запасы гликогена, прежде чем использовать глюкозу плазмы, во время кратковременной нагрузки «взрывного» типа. Гликоген печени используется не сразу, а остается в системе кровообращения, повышая уровень глюкозы в плазме. После завершения физической нагрузки уровни глюкозы в плазме снижаются по мере того, как глюкоза поступает в мышцы, восполняя истощенные запасы мышечного гликогена.

Во время нагрузки продолжительностью несколько часов интенсивность выделения глюкозы печенью максимально соответствует потребностям мышц, и уровень глюкозы в плазме соответствует или слегка превышает ее содержание в состоянии покоя. Уровни глюкозы в плазме не снижаются до тех пор, пока не истощатся запасы гликогена в печени. В этот момент увеличивается количество глюкагона поджелудочной железы. Глюкагон вместе с кортизолом усиливают глюконеогенез, обеспечивая организм необходимым количеством энергии. Чтобы удовлетворить энергетические потребности организма, глюкоза не просто должна поступать к клеткам, но и усваиваться ими. Этот процесс основан на действии инсулина, гормона поджелудочной железы.

При голодании запасы гликогена в печени и концентрация глюкозы в крови уменьшаются. То же происходит при длительной и напряженной физической работе без дополнительного приема углеводов. Снижение содержания глюкозы в крови до 0,06-0,07% (нормальная концентрация - 0,08-0,12%) приводит к развитию гипогликемии, что проявляется мышечной слабостью, падением температуры тела, а в дальнейшем – судорогами и потерей сознания. При гипергликемии (содержание сахара в крови достигает 0,15% и более) избыток глюкозы быстро выводится почками. Такое состояние может возникать при эмоциональном возбуждении, после приема пищи, богатой легкоусвояемыми углеводами, а также при заболевании поджелудочной железы.