Normalnaya_fiziologia_V_P_Degtyarev

циями. Эти клетки получили название трансдукторов. К ним относятся:

•нейроны различных ядер гипоталамуса, в том числе супраоптического и паравентрикулярного, выделяющих в ответ на приток различных синаптических влияний гормоны антидиуретический и окситоцин;

•хромаффинные клетки мозгового слоя надпочечников, которые на выделение ацетилхолина из синапсов преганглионарных волокон реагируют выбросом в кровь адреналина, норадреналина и дофамина;

•юкстагломерулярные клетки почки, которые на выделение норадреналина из синапсов преганглионарных волокон реагируют выделением ренина.

Существенную роль в регуляции активности висцеральных структур играют простагландины. Их высокое содержание отмечено в волокнах блуждающего нерва. Различные классы простагландинов оказывают неоднозначные эффекты на работу различных структур. Так, например, простагландины классов PgA и PgE вызывают вазодилатацию и снижение АД, а простагландин класса PgG — вазоконстрикцию и гипертензию.

Действие каждого медиатора на постсинаптический нейрон или рецептор зависит от природы рецепторов постсинаптических мембран. Специальными методами установлено наличие М- и Н-холинорецепторов, а- и р-адренорецепторов, Нг и Н2-гастаминорецепторов и др. Так, например, в кровеносных сосудах скелетных мышц присутствуют оба типа адренорецепторов. Взаимодействие норадреналина с а-адрено- рецептором приводит к сужению, а с (3-адренорецептором — к расширению артериол. Оказалось, что адренорецепторы одной группы обладают различными свойствами в зависимости от их локализации. Так, а-адренорецепторы могут располагаться в синапсах, оканчивающихся на эффекторных структурах, или в синапсах, расположенных на пресинаптических образованиях этих структур. Первые обеспечивают передачу информации на эффектор, а вторые — модуляцию синаптических процессов. В этой связи их обозначают как аг и а2-адренорецепторы. В сердце и бронхах норадреналин взаимодействует только с Р-адренорецепторами, так как а-адрено- рецепторы в этих структурах отсутствуют. Но эффекты норадреналина в отношении сердечной мышцы выражены значительно сильнее по сравнению с эффектами на гладкие мышцы бронхов. Поэтому первые стали обозначать как (3,-, а вторые — как Рг-адренорецепторы. Все типы адренорецепторов относятся к метаботролным, так как опосредуют действие норадреналина изменениями внутриклеточных обменных процессов.

210

Механизм сосудосуживающего эффекта симпатической нервной системы реализуется в 3 этапа.

1-й этап — взаимодействие норадреналина (НА) с а-адре- норецептором — активация G-белка мембраны — активация фермента фосфолипазы «С» — образование вторичного посредника иназитолтрифосфата путем гидролиза фосфадитилиназитола.

2-й этап — активация выхода Са2+ из депо иназитолтрифосфатом — образование комплекса Са-кальмодулин — активация фермента киназы легких цепей миозина.

3-й этап — киназа легких цепей миозина при участии АТФ фосфорилирует легкие цепи миозина, вызывая их взаимодействие с актином и сокращение гладкомышечных клеток сосудов — вазоконстрикцию.

Механизм сосудорасширяющих эффектов симпатической нервной системы реализуется следующим образом:

1-й этап — взаимодействие норадреналина с (3-адреноре- цептором — активация G-белка мембраны — активация фермента аденилатциклазы — образование из АТФ циклического аденозинмонофосфата (цАМФ).

2-й этап — вторичный посредник цАМФ активирует фермент протеинкиназу «А», которая может действовать двумя путями:

•активизировать Са-зависимую аденозинтрифосфатазу

(кальциевый насос), что приводит к снижению концентрации Са2+ в цитозоле, нарушению комплекса Са-каль- модулин и дезактивации киназы легких цепей миозина;

•дважды фосфорилировать киназу легких цепей миозина, что приводит к дезактивации этого фермента.

3-й этап — дезактивация киназы легких цепей миозина приводит к прекращению взаимодействия миозина и актина и расслаблению гладкомышечных клеток — вазодилатации.

Ацетилхолин, выделяясь в синапсах парасимпатической системы, взаимодействует с М- или Н-холинорецепторами. Холинорецепторы разных групп отличаются по своим свойствам. Так, Н-холинорецепторы относятся к ионотропным, т.е. опосредуют действие ацетилхолина путем изменения проницаемости ионных каналов. М-холинорецепторы относятся к метаботропным, так как через их посредство ацетилхолин изменяет внутриклеточные химические реакции.

Парасимпатическая система реализует сосудорасширяющий

эффект в 3 этапа.

1-й этап — взаимодействие ацетилхолина с М-холиноре- цептором — активация G-белка мембраны — активация фермента фосфолипазы «С» — образование вторичного посредника иназитолтрифосфата путем гидролиза фосфадитилиназитола.

211

2-й этап — активация выхода Са2+ из депо иназитолтрифосфатом — образование комплекса Са-кальмодулин — активация фермента синтазы оксида азота (NO) — образование из аргинина аминокислоты цитрулина с выделением NO - активация фермента гуанилатциклазы — образование циклического гуанозинмонофосфата (цГМФ).

3-й этап — цГМФ инактивирует киназу легких цепей миозина или дважды фосфорилирует этот фермент — инактивация легких цепей миозина — расслабление гладкомышечных клеток сосудов — увеличение просвета сосудов.

Широкий спектр фармакологических средств позволяет врачу при необходимости регулировать синаптические процессы, воздействуя на различные их этапы и на рецепторы разных типов.

4.11. Надсегментарные уровни регуляции функций АНС

Обработка афферентных висцеральных возбуждений, поступающих по проводящим путям спинного мозга, происходит во многих надсегментарных структурах (рис. 4.4). Так, часть аксонов нейронов, расположенных в спинальных, паравертебральных или превертебральных ганглиях, в спинном мозге в составе задних столбов достигает продолговатого мозга, где образует синапсы на нейронах тонкого и клиновидного ядер. Здесь расположены вторые нейроны афферентного пути висцерального рефлекса, отростки которых, проходя в составе медиальной петли, формируют бульботаламический путь. Этот путь заканчивается на клетках вентрального заднелатерального ядра таламуса противоположной стороны.

Часть аксонов интернейронов V пластины спинного мозга, к которым подходят афферентные волокна от внутренних органов, образует восходящие пути и заканчивается в вышележащих сегментах, а другая часть в составе неоспиноталамических трактов достигает нейронов латерального и медиального отделов задневентральных ядер таламуса.

Потоки возбуждений от внутренних органов по внутрицентральным восходящим путям достигают ретикулярной формации среднего мозга, в которой диффузно распределены проекции афферентных висцеральных и соматических нервов, поэтому от одной и той же точки регистрируются ответы, вызванные не только раздражением висцеральных, но и соматических чувствительных нервов. Взаимодействие соматических и висцеральных возбуждений активирует ретикулярные нейроны, которые оказывают нисходящие влияния на спинальные соматические и преганглионарные нейроны висцеральных рефлексов. Эти нисходящие влияния могут носить

2 1 2

возбуждающий или тормозный характер. Участие ретикулярной формации в регуляции вегетативных процессов опосредуется влиянием ее структур на симпатический отдел АНС, гипоталамические структуры и гипофиз.

По восходящим путям возбуждения достигают ядер гипоталамуса, который является главным подкорковым центром интеграции висцеральных функций. Он управляет всеми гомеостатическими функциями организма, используя соматические, висцеральные и эндокринные механизмы. Информация об изменениях гомеостаза поступает в гипоталамус по восходящим спинобульбарным путям, а также от рецепторов, контролирующих химический состав, температуру, осмотическое давление крови, протекающей через капилляры гипоталамуса. Регуляция висцеральных функций гипоталамусом осуществляется опосредованно через структуры АНС, локализованные в ретикулярной формации ствола мозга и в спинном мозге.

Раздражение задней группы ядер гипоталамуса сопровождается расширением зрачков, увеличением ЧСС, АД, торможением моторной и секреторной функций желудочно-кишеч- ного тракта, увеличением содержания в крови адреналина и норадреналина, т.е. эффектами, характерными для активации симпатической нервной системы.

Стимуляция же группы передних ядер гипоталамуса приводит к появлению реакций, характерных для активации парасимпатической нервной системы: сужению зрачка, уменьшению ЧСС, снижению АД, усилению моторной и секреторной функции желудочно-кишечного тракта и др.

Регуляция и интеграция гипоталамусом висцеральных функций осуществляются также через эндокринные механизмы (см. раздел «Общая физиология желез внутренней секреции»).

Структуры лимбического мозга тесно связаны с регуляцией висцеральных функций, что дало основание называть этот отдел мозга висцеральным мозгом. Стимуляция любой из структур лимбического мозга (гиппокамп, миндалина, перегородка и др.) приводит к появлению висцеральных реакций — саливации, пилоэрекции, изменения функций сердеч- но-сосудистой системы, дыхания, терморегуляции и др. Управляя процессами поддержания констант внутренней среды организма, лимбическая система тем самым контролирует эмоциональное состояние и обеспечивает формирование адаптивного поведения.

Кора большого мозга является высшим интегративным центром регуляции процессов организма. В коре чувствительные импульсы, идущие от внутренних органов, проецируются к первичным, вторичным сенсорным областям и к ассоциативным зонам. Так, информация от сердечной мышцы, иду-

214

щая через симпатические афферентные пути в спинной мозг, адресуется билатерально к нейронам вторичной соматической зоны в передней эктосильвиевой извилине и к ассоциативным полям в области крестовидной борозды. Информация о состоянии сердечной мышцы передается и по афферентным волокнам блуждающего нерва. Их зоны проекции в коре совпадают с представительством симпатической иннервации.

Проекция шейных, грудных и поддиафрагмальных ветвей блуждающего нерва регистрируются в области коронарной и ринальной извилин, в поясной и глазничной извилинах. Афферентные волокна, идущие в составе тазового парасимпатического нерва, проецируются во вторую соматическую зону и и ассоциативную зону в области крестовидной борозды. Представительства симпатических и парасимпатических нервов находятся в близко расположенных зонах коры, что обеспечивает четкую координацию процессов управления висцеральными функциями.

Проекции висцеральных и соматических афферентных нервов также имеют зоны перекрытия на уровне специфических ядер таламуса и в коре: на представительство чревного нерва проецируются афферентные пути от кожи туловища, блуждающего нерва — кожи плечевого пояса, тазового нерва — от нижних конечностей. Таким образом, на этих уровнях происходит взаимодействие висцеральных и соматических возбуждений, что отражается на процессах восприятия информации от внутренних органов. Так, например, в нормальных условиях, особенно в дневное время, более мощный поток соматических возбуждений маскирует возбуждение от висцеральных структур, что не позволяет нам ощущать деятельность своих внутренних органов. В ночное время или при усилении активности интерорецепторов в случаях развития патологических процессов во внутренних органах поток возбуждений из внутренней среды преобладает, что сопровождается соответствующими неприятными ощущениями.

Явление конвергенции соматических и висцеральных афферентных возбуждений наблюдается и в других отделах ЦНС. В целом близкая локализация зон проекции соматических и висцеральных структур, а также конвергенция их афферентных возбуждений являются основой интеграции висцеральных и соматических функций в процессе организации как рефлекторных ответов, так и целенаправленного поведения.

Наибольшие и разнообразные влияния на вегетативные функции оказывает кора лобных долей, в то время как кора двигательных областей в основном влияет на те функции, которые тесно связаны с мышечной деятельностью, например

215

на работу сердца и тонус сосудов, что отражает роль двигательной коры в интеграции соматических и вегетативных центров.

Корковые влияния могут быть прямыми — через волокна пирамидного пути, или косвенными — опосредованно через ретикулярную формацию, гипоталамус и гипофиз. Академиком К.М. Быковым разработана концепция кортико-висце- ральных отношений, согласно которой кора большого мозга модулирует деятельность подкорковых структур, имеющих непосредственное отношение к регуляции вегетативных функций.

На функции АНС оказывает существенное влияние мозжечок. Выраженные влияния мозжечка на вегетативные процессы тесно сопряжены с двигательными соматическими процессами, а также обусловлены его связями с высшими центрами регуляции функций АНС, желез внутренней секреции. Показано, что мозжечок влияет на деятельность сердца, АД, глубину и частоту дыхания, на моторную, секреторную и всасывательную функции пищеварительного тракта, процессы желчеобразования и другие висцеральные функции. При повреждении мозжечка нарушаются белковый, липидный и углеводный обмен, процессы терморегуляции и кроветворения.

4.12. Адаптационно-трофическая функция симпатического отдела АНС

Экспериментально было показано, что работоспособность утомленной скелетной мышцы повышается, если одновременно раздражается ее симпатический нерв. Сама по себе стимуляция симпатических волокон не вызывает сокращения мышцы, но изменяет состояние мышечной ткани — повышает ее восприимчивость к соматическим нервным импульсам.

Влияние симпатической нервной системы реализуется за счет действия медиаторов адреналина и норадреналина. Они достигают моторных пластин и мышечных волокон путем диффузии. Эти вещества восстанавливают и облегчают нерв- но-мышечную передачу, увеличивают выделение ацетилхолина волокнами двигательных нервов. Медиаторы участвуют также в мобилизации энергетических ресурсов клеток, оказывая влияние на различные пути метаболизма: растет потребление кислорода, увеличивается содержание АТФ, креатинфосфата, гликогена. Медиаторы симпатической системы могут увеличивать силу мышечного сокращения путем увеличения транспорта кальция из его внутриклеточных депо в саркоплазму мышечной клетки.

2 1 6

Наряду с этим было также обнаружено, что стимуляция симпатических волокон может значительно изменить возбудимость рецепторов, функциональные свойства ЦНС. На основании этих и многих других фактов Л.А. Орбели создал представление об адаптационно-трофической функции симпатической нервной системы. Согласно этому представлению, симпатические влияния не сопровождаются непосредственно видимым действием, но значительно повышают адаптивные возможности эффектора. Так, симпатическая нервная система активирует деятельность нервной системы в целом, активирует защитные силы организма (иммунные процессы, барьерные механизмы, свертывание крови), процессы терморегуляции. Ее возбуждение происходит при любых стрессовых состояниях и служит первым звеном запуска сложной цепи гормональных реакций.

Особенно ярко участие симпатической нервной системы обнаруживается в формировании эмоциональных реакций человека, независимо от причин их вызывающих. Так, например, радость сопровождается тахикардией, расширением сосудов кожи, а страх — замедлением сердечного ритма, сужением кожных сосудов, потоотделением, изменением перистальтики кишечника. Гнев вызывает расширение зрачков.

Следовательно, в процессе эволюционного развития симпатическая нервная система превратилась в инструмент мобилизации всех ресурсов (интеллектуальных, энергетических и др.) организма как целого в тех случаях, когда возникает угроза самому его существованию.

Мобилизующая роль симпатической нервной системы опирается на обширную систему ее связей, позволяющую посредством мультипликации импульсов в многочисленных пре- и паравертебральных ганглиях мгновенно вызывать генерализованные реакции практически всех органов и систем организма. Существенным дополнением к ним является и выброс в кровь из надпочечников адреналина, который вместе с ней образует симпатико-адреналовую систему.

Возбуждение симпатической нервной системы приводит к изменению гомеостатических констант организма, что выражается в повышении кровяного давления, выходе крови из депо, поступлении в кровь ферментов, глюкозы, повышении метаболизма тканей, снижении мочеобразования, угнетении функции пищеварительного тракта и др. Поддержание постоянства этих показателей целиком ложится на парасимпатический и метасимпатический отделы.

Таким образом, в сфере управления симпатической нервной системы находятся в основном процессы, связанные с расходом энергии в организме, а парасимпатической и метасимпатической — с ее кумуляцией.

217

Г л а в а 5 ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ ЖЕЛЕЗ ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ

Гуморальный механизм регуляции функций организма предусматривает изменение физиологической активности органов и систем под влиянием химических веществ. Эти веще- ства-регуляторы выделяются эндокринной системой во внутреннюю среду организма — интерстициальную жидкость, лимфу, кровь, ликвор. Они могут действовать местно, т.е. на клетки, в которых они образовались или находящиеся в ближайшем окружении, но могут реализовать свои эффекты системно, т.е. на структуры всего организма, к которым они доставляются через кровь. Для гуморального механизма управления характерно относительно медленное распространение управляющих воздействий, их диффузный характер, относительно низкая надежность осуществления связи.

Гуморальный механизм является древнейшей формой взаимодействия, совершенствовавшейся по мере эволюции живого организма. В организме человека и высших животных можно найти различные варианты его реализации. Неспецифическим вариантом регуляции является местная регуляция.

Местная регуляция осуществляется путем передачи управляющих сигналов в пределах одной ткани или органа посредством креаторных связей, продуктов обмена веществ — метаболитов, биологически активных веществ (БАВ) — тканевых гормонов.

Креаторные связи — это обмен информацией между клетками с помощью медиаторов межклеточного взаимодействия (цитокинов, факторов роста), адгезивных и клеточно-матрикс- ных молекул с целью объединения клеток в ткань, управления дифференцировкой, ростом, развитием и функционированием отдельных клеток как целостной многоклеточной системы.

Метаболиты — продукты обмена веществ, могут действовать аутокринно, т.е. изменять работу клеток, из которых выделяются, или паракринно, т.е. изменять работу клеток, расположенных в пределах этой же ткани, достигая их через интерстициальную жидкость. Например, накапливающаяся при физической работе молочная кислота вызывает расширение сосудов, приносящих к мышце кровь, и тем самым увеличивает снабжение мышцы кислородом, но одновременно вызывает уменьшение силы мышечного сокращения.

Тканевые гормоны также являются биологически активными веществами (БАВ) — продуктами метаболизма клеток, но имеют более сложное химическое строение. К. их числу относятся, например, биогенные амины (гистамин, серотонин), кинины, ангиотензины, эндотелии, лейкотриены, простагландины. Эти вещества могут изменять биофизические свойства клеток -

218

проницаемость мембран, величину мембранного потенциала, регулировать процессы энергетического обмена, интенсивность ферментативных реакций, образования вторичных посредников и вызывать сдвиги кровоснабжения ткани. БАВ реализуют регуляторные эффекты на клетки через специализированные клеточные рецепторы мембран. БАВ являются также модуляторами регуляторных влияний, так как изменяют чувствительность клеток к нервным и гормональным влияниям путем изменения количества клеточных химических рецепторов и их сродства к различным информационным молекулам.

БАВ, образуясь в тканях, действуют ауто- и паракринно, по могут проникать в кровь и действовать телекринно, т.е. системно. Некоторые из них (кинины) образуются из предшественников в плазме крови, поэтому эти вещества способны оказывать наряду с местным действием еще и регионарное регуляторное влияние и даже вызывать генерализованные эффекты, подобные гормонам. Вместе с тем в отличие от гормонов образование этих веществ осуществляется неспециализированными клетками.

Специализированный вариант управления осуществляется с помощью биологически активных веществ — гормонов (инкретов), образующихся в специальных клетках и действующих телекринно. Эти клетки могут быть расположены:

•компактно в железах внутренней секреции (эндокринных железах), которые не имеют выводных протоков и выделяют секрет непосредственно в межклеточное пространство, откуда он поступает в кровь, лимфу, церебральную жидкость; к их числу относятся гипофиз, эпифиз, щитовидная и околощитовидные железы, вилочковая железа, надпочечники;

•компактно в виде скопления клеток (островков) в железах смешанной секреции, выполняющих наряду с эндокринной и другие функции; к числу таких желез относятся поджелудочная, вилочковая, половые железы, плацента (временная железа);

•диффузно в различных органах и тканях; продуктами деятельности этих клеток являются гормоноподобные вещества — пептиды; совокупность таких эндокринных клеток получила название «диффузная эндокринная система»; большое количество таких клеток обнаружено, например, в желудочно-кишечном тракте;

•в органах, клетки которых наряду с их основной функцией обладают способностью синтезировать и выделять БАВ. Так, например, миоциты предсердий одновременно с сократительной функцией образуют и секретируют

натрийуретический пептид, клетки эпителия сосудов — эндотелии, клетки почек — эритропоэтин.

219