- •Занятие №15. Итоговое занятие по разделу «Нервная и гормональная регуляция функций»
- •Вопросы для подготовки к письменному тест-контролю (в каждом тест-вопросе из 4-х вариантов ответа надо выбрать один правильный)
- •Морфофункциональная организация спинного мозга.
- •Нейронная организация сегментов спинного мозга.
- •Функции задних и передних корешков сегментов спинного мозга. Закон Белла-Мажанди.
- •Альфа- и гамма-мотонейроны спинного мозга, их функции.
- •Нейроны боковых рогов сегментов спинного мозга, их функции.
- •Восходящие проводящие пути спинного мозга, их функции.
- •Нисходящие проводящие пути спинного мозга, их функции.
- •Классификация спинномозговых рефлексов, их характеристика.
- •Функции продолговатого мозга, их характеристика.
- •Нервные центры продолговатого мозга.
- •Роль продолговатого мозга в рефлексах регуляции позы.
- •Функции варолиевого моста, их характеристика.
- •Нервные центры и ядра варолиевого моста, их функции.
- •Функции среднего мозга, их характеристика.
- •Функции ядер нижнего и верхнего двухолмия.
- •Функции красного ядра среднего мозга.
- •Функции черной субстанции среднего мозга.
- •Функции ретикулярной формации ствола мозга, их характеристика.
- •Восходящие и нисходящие влияния ретикулярной формации на другие структуры головного и спинного мозга.
- •Морфофункциональная организация таламуса. Классификация ядер таламуса.
- •Функции специфических, ассоциативных и неспецифических ядер таламуса.
- •Морфофункциональная организация мозжечка.
- •Симптомы мозжечковой недостаточности, их характеристика.
- •Роль мозжечка в регуляции мышечного тонуса.
- •Морфофункциональная организация стриопаллидарной системы мозга (базальных ядер).
- •Хвостатое ядро и скорлупа, их афферентные и эфферентные связи.
- •Бледный шар, его взаимоотношения с хвостатым ядром.
- •Функциональные отношения в нигро-стриопаллидарной системе.
- •Морфофункциональная организация лимбической системы мозга. Лимбические круги.
- •Гиппокамп, его функции.
- •Миндалевидное тело, его функции.
- •Морфофункциональная организация гипоталамуса. Особенности нейронов и гематоэнцефалического барьера в гипоталамусе.
- •Нервные центры гипоталамуса.
- •Роль гипоталамуса в регуляции физиологических функции.
- •Морфофункциональная организация коры большого мозга.
- •Сенсорные области коры большого мозга (проекционные поля).
- •Ассоциативные области коры большого мозга.
- •Моторная область коры большого мозга.
- •Биоэлектрическая активность головного мозга. Ритмы ээг.
- •Межполушарные взаимоотношения. Функциональная межполушарная асимметрия.
- •Функциональная структура автономной нервной системы.
- •Симпатическая часть автономной нервной системы.
- •Парасимпатическая часть автономной нервной системы.
- •Особенности организации автономной нервной системы.
- •Вегетативные ганглии – как нервные центры, вынесенные на периферию.
- •Тонус симпатического и парасимпатического отделов автономной нервной системы.
- •Влияние симпатического и парасимпатического отделов на функции органов.
- •Адаптационно-трофическая функция симпатической нервной системы. Феномен Орбели-Гинецинского.
- •Синаптический процесс в симпатических и парасимпатических ганглиях.
- •Синаптическое взаимодействие постганглионарных волокон с клетками органов в симпатической нервной системе.
- •Синаптическое взаимодействие постганглионарных волокон с клетками органов в парасимпатической нервной системе.
- •Центры регуляции висцеральных функций.
- •Принципы гормональной регуляции: прямая и обратная регуляторная связь.
- •Особенности биосинтеза гормонов разной химической природы.
- •Особенности секреции и транспорта гормонов разной химической природы.
- •Виды действия гормонов на клетки-мишени.
- •Пути действия гормонов на клетки-мишени.
- •Молекулярные механизмы действия гормонов разной химической природы на клетки-мишени.
- •Нейросекреторная функция гипоталамуса.
- •Рилизинг-факторы, их характеристика.
- •Гипоталамо-гипофизарные связи.
- •Гормоны нейрогипофиза, их функции.
- •Гормоны аденогипофиза, их функции.
- •Эндокринная деятельность щитовидной железы. Гипоталамо-гипофизарная система регуляции эндокринной деятельности щитовидной железы.
- •Йодсодержащие гормоны щитовидной железы, биосинтез и физиологическое действие йодсодержащих горомнов щитовидной железы.
- •Кальцитонин, его физиологическое действие.
- •Эндокринная деятельность околощитовидных желез. Физиологическое действие гормона околощитовидных желез.
- •Кальцитонин, паратирин, кальцитриол как компоненты системы гормональной регуляции кальциевого гомеостаза.
- •Гормоны клубочковой зоны коры надпочечников, их физиологическое действие.
- •Ренин-ангиотензин-альдостероновая система, ее физиологические функции.
- •Атриопептид и его роль в системе гормональной регуляции натриевого гомеостаза.
- •Гормоны пучковой зоны коры надпочечников, их физиологическое действие.
- •Гипоталамо-гипофизарная система регуляции эндокринной деятельности пучковой зоны коры надпочечников.
- •Гормоны сетчатой зоны коры надпочечников, их физиологическое действие.
- •Гормоны мозгового вещества надпочечников, их физиологическое действие.
- •Гипоталамо-симпато-адреналовая система.
- •Гормоны островкового аппарата поджелудочной железы, их функции.
- •Гипоталамо-гипофизарная система регуляции эндокринной деятельности половых желез.
- •Гормоны яичников, их функции.
- •Гормоны семенников, их функции.
- •Эндотелий кровеносных сосудов как эндокринная ткань. Физиологические эффекты биологически активных веществ, синтезируемых эндотелиальными клетками.
- •Гормоны эндокринных клеток почки, их физиологическое действие.
- •Гормоны эндокринных клеток желудочно-кишечного тракта, их физиологическое действие.
- •III Ситуационные задачи:
- •Развитие болевой реакции сопровождается отрицательным эмоциональным состоянием. При этом у человека развивается тахикардия и повышение артериального давления.
Пути действия гормонов на клетки-мишени.
Рассматриваются в виде двух альтернативных возможностей.
1) Действие гормона с поверхностью клеточной мембраны после связывания со специфическими мембранным рецептором и запуска цепочки биохимического превращения в мембранной цитоплазме.
2) Действие гормона путем проникновения через мембрану и связывания с рецептором цитоплазмы, затем гормон-рецепторный комплекс проникает в ядро и органоиды клетки —> реализует регуляторный эффект.
Роль гормон-рецепторного комплекса для пептидных и стероидных гормронов различна. У пептидных, белковых, катехоламинов — приводит к активации мембранных ферментов и образованию вторичных посредников, реализующих свое действие в цитоплазме, органоидах и ядре клетки.
Молекулярные механизмы действия гормонов разной химической природы на клетки-мишени.
1. Система аденилатциклаза -цАМФ (рис.3.14).
Мембранный фермент аденилатциклаза может находиться в двух формах — активированной и неактивированной. Активация аденилатциклазы происходит под влиянием гормон-рецепторного комплекса, образование которого приводит к связыванию гуанилового нуклеотида (ГТФ) с особым регуляторным стимулирующим белком (GS-белок), после чего GS-белок вызывает присоединение Mg к аденилатциклазе и ее активацию. Так действуют активирующие аденилатциклазу гормоны — глюкагон, тиротропин, паратирин, вазопрессин (через V-2-рецепторы), гонадотропин и др. Ряд гормонов, напротив, подавляет аденилатциклазу — соматостатин, ангиотензин- II и др. Гормон-рецепторные комплексы этих гормонов взаимодействуют в мембране клетки с другим регуляторным ингибирующим белком (GI-белок), который вызывает гидролиз ГТФ до ГДФ и, соответственно, подавление активности аденилатциклазы. Адреналин через бета-адреноре-цепторы активирует аденилатциклазу, а через альфа- 1 - адренорецеп-торы ее подавляет.
Рис.3.14. Механизм опосредования гормонального стимула системой аденилатциклаза-цАМФ.
Под влиянием аденилатциклазы из АТФ синтезируется цАМФ,вызывающий активацию двух типов протеинкиназ в цитоплазме клетки, ведущих к фосфорилированию многочисленных внутриклеточных белков. Это меняет проницаемость мембран, активность и количество ферментов, т.е. вызывает типичные для гормона метаболические и, соответственно, функциональные сдвиги. В табл.3.3 приведены основные эффекты активации цАМФ-зависимых протеинкиназ.
Таблица 3.3 Основные эффекты фосфорилирования белков клетки цАМФ- зависимой протеинкиназой
-
Виды белков
Эффекты фосфорилирования
Компоненты мембраны
Изменения проницаемости
Ферменты, лимитирующие
Активация или подавление
скорость метаболического
процесса
Белки рибосом
Активирование или подавление
трансляции
Ядерные белки
Активирование или подавление
транскрипции
Белки микротрубочек
Секреторный, двигательный эффекты
или изменение конфигурации клетки
Кроме активации протеинкиназ внутриклеточные эффекты цАМФ реализуются также через три других механизма: систему кальций-кальмодулин, трансметилазную систему и аденозин-5-монофосфат — аденозин. О роли системы кальций-кальмодулин будет сказано ниже. Трансметилазная система обеспечивает метилирование ДНК, всех типов РНК, белков хроматина и мембран, ряда гормонов на уровне тканей, фосфолипидов мембран. Это способствует реализации многих гормональных влияний на процессы пролиферации, дифферен-цировки, состояние проницаемости мембран и свойства их ионных каналов и, что важно подчеркнуть особо, влияет на доступность мембранных реиепторных белков молекулам гормонов. Прекращение гормонального эффекта, реализуемого через систему аденилатциклаза-цАМФ, осуществляется с помощью специального фермента фосфодиэстеразы цАМФ, вызывающей гидролиз этого вторичного посредника с образованием аденозин-5-монофосфата. Однако, этот продукт гидролиза превращается в клетке в аденозин, обладающий четким эффектом подавления процессов метилирования, что также играет роль в реализации определенных гормональных влияний.
2. Система гуанилатциклаза-цГМФ.
Активация мембранной гу-анилатциклазы происходит не под непосредственным влиянием гормон-рецепторного комплекса, а опосредованно через ионизированный кальций и оксидантные системы мембран. Типичная стимуляция активности гуанилатциклазы ацетилхолином также реализуется опосредованно через Са+ + . Через активацию гуанилатциклазы реализует эффект и натриуретический гормон предсердий — атри-опептид. Путем активации перекисного окисления стимулирует гу-анилатциклазу биологически активное вещество (тканевой гормон) сосудистой стенки — расслабляющий эндотелиальный фактор. Под влиянием гуанилатциклазы из ГТФ синтезируется цГМФ, активирующий цГМФ-зависимые протеинкиназы, которые уменьшают скорость фосфорилирования легких цепей миозина в гладких мышцах стенок сосудов, приводя к их расслаблению. В большинстве тканей биохимические и физиологические эффекты цАМФ и цГМФ проти-воложны. Примерами могут служить стимуляция сокращений сердца под влиянием цАМФ и торможение их цГМФ, стимуляция сокращения гладких мышц кишечника цГМФ и подавление цАМФ. цГМФ играет роль в гиперполяризации рецепторов сетчатки глаза под влиянием фотонов света. Ферментативный гидролиз цГМФ осуществляется с помощью специфической фосфодиэстеразы.
3. Система фосфолипаза С — инозитол-три -фосфат (рис.3.15).
Гормонрецепторный комплекс с участием регуляторного G- белка ведет к активации мембранного фермента фосфолипазы С, вызывающей гидролиз фосфолигшдов мембраны с образованием двух вторичных посредников: инозитол-3-фосфата и диадилглицерола. Инозитол-3-фосфат вызывает выход Са++ из внутриклеточных депо, в основном из эндоплазматического ретикулума, ионизированный кальций связывается со специализированным белком кальмодулином, что обеспечивает активацию ряда протеинкиназ и фосфорилирование внутриклеточных структурных белков и ферментов. В свою очередь диацилгли-церол способствует резкому повышению сродства протеинкиназы С к ионизированному кальцию, последний без участия кальмодулина ее активирует, что также завершается процессами фосфорилирования других белков. Диацилглицерол одновременно может реализовывать и другой путь опосредования гормонального эффекта, так как он активирует фосфолипазу А-2. Под влиянием последней из мембранных фосфолипидов образуется арахидоновая кислота, являющаяся источником мощных по метаболическим и физиологическим эффектам веществ — простагландинов и лейкотриенов. Необходимо указать, что в разных клетках превалирует один или другой пути образования вторичных посредников, что в конечном счете и определяет физиологический эффект гормона. Через рассмотренные системы вторичных посредников реализуются эффекты адреналина (при связи с альфа-адренорецептором), вазопрессина (при связи с V- 1-рецептором), ан-гиотензина- II, соматостатина, окситоцина и других гормонов.
Рис.3.15. Механизм опосредования гормонального стимула системой фосфолипаза С — инозитол 3-фосфат.
4. Система Са — кальмодулин.
Ионизированный кальций поступает в клетку после образования гормон-рецепторного комплекса либо из внеклеточной среды за счет активирования медленных кальциевых каналов мембраны (как это происходит, например, в миокарде), либо из внутриклеточных депо, под влиянием вышеописанных внутриклеточных процессов. В цитоплазме немышечных клеток кальций связывается со специальным белком-кальмодулином, а в мышечных клетках роль кальмодулина выполняет тропонин С. Связанный с кальцием кальмодулин изменяет свою пространственную организацию и активирует многочисленные протеинкиназы, обеспечивающие фосфорилирование белков. Кроме того, комплекс кальций-кальмодулин активирует фосфодиэстеразу цАМФ, что подавляет ее эффект как вторичного посредника. Кратковременное увеличение в клетке кальция и его связывание с кальмодулином является пусковым стимулом для многочисленных физиологических процессов — сокращения мышц, секреции гормонов и выделения медиаторов, синтеза ДНК, изменения подвижности клеток, транспорта веществ через мембраны, изменения активности ферментов.