5.Характеристика механизмов гуморальной регуляции в организме

Гуморальные регуляции  осуществляются за счет передачи сигналов с помощью биологически активных веществ через жидкие среды организма. К биологически активным веществам  организма относят: гормоны, нейромедиаторы, простагландины, цитокины, факторы роста, эндотелии, азота оксид и ряд других веществ.

Для выполнения их сигнальной функции достаточно очень  малого количества этих веществ. Например, гормоны выполняют свою регуляторную роль при концентрации их в крови  в пределах 10-7 - 10-10 моль/л.

Гуморальные регуляции  подразделяют на эндокринные и местные.Эндокринные регуляции осуществляются благодаря функционированию желез внутренней секреции (эндокринных желез), которые представляют собой специализированные органы, выделяющие гормоны. Отличительной особенностью эндокринных регуляций является то, что железы внутренней секреции выделяют гормоны в кровь и таким путем эти вещества доставляются практически ко всем органам и тканям. Однако ответная реакция на действие гормона может быть лишь со стороны тех клеток (мишеней), на мембранах, в цитозоле или ядре которых имеются рецепторы к соответствующему гормону. Отличительной особенностью местных гуморальных регуляций является то, что биологически активные вещества, вырабатываемые клеткой, не поступают в кровоток, а действуют на продуцирующую их клетку и ее ближайшее окружение, распространяясь за счет диффузии по межклеточной жидкости. Такие регуляции подразделяют на регуляцию обмена веществ в клетке за счет метаболитов, аутокринию, паракринию, юкстакринию, взаимодействия через межклеточные контакты.

Регуляция обмена веществ в клетке за счет метаболитов. Метаболиты - конечные и промежуточные продукты процессов обмена веществ в клетке. Участие метаболитов в регуляции клеточных процессов обусловлено наличием в обмене веществ цепочек функционально связанных биохимических реакций - биохимических циклов. Характерно, что уже в таких биохимических циклах имеются главные признаки биологических регуляций, наличие замкнутого контура регулирования и отрицательной обратной связи, обеспечивающей замыкание этого контура. Например, цепочки таких реакций используются при синтезе ферментов и веществ, участвующих в образовании аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). АТФ - вещество, в котором аккумулируется энергия, легко используемая клетками для самых разных процессов жизнедеятельности: движения, синтеза органических веществ, роста, транспорта веществ через клеточные мембраны.

 Лутокринный механизм. При таком типе регуляций интезированная в клетке сигнальная молекула выходит через клеточную мембрану в межклеточную жидкость и связывается с рецептором на наружной поверхности мембраны. Таким образом клетка реагирует на синтезированную в ней же сигнальную молекулу - лиганд. Присоединение лиганда к рецептору на мембране вызывает активацию этого рецептора, а он запускает целый каскад биохимических реакций в клетке, которые обеспечивают изменение ее жизнедеятельности.

Аутокринная регуляция часто используется клетками иммунной и нервной систем.

Этот путь ауторегуляции необходим для поддержания стабильного уровня секреции некоторых гормонов. Например, в предотвращении избыточной секреции инсулина В-клетками поджелудочной железы имеет значение тормозное действие секретируемого ими же гормона на активность этих клеток.

Паракринный механизм. Осуществляется путем секреции клеткой сигнальных молекул, которые выходят в межклеточную жидкость и влияют на жизнедеятельность соседних клеток. Отличительной чертой этого вида регуляций является то, что в передаче сигнала имеется этап диффузии молекулы лиганда через межклеточную жидкость от одной клетки к другим соседним клеткам. Так, клетки поджелудочной железы, секретирующие инсулин, влияют на клетки этой железы, секретирующие другой гормон - глюкагон. Факторы роста и интерлейкины влияют на клеточное деление, простагландины - на тонус гладких мышц, мобилизацию Са2+.

Такой тип передачи сигналов важен в регуляции роста  тканей при развитии эмбриона, заживлении ран, для роста поврежденных нервных  волокон и при передаче возбуждения  в синапсах.

Исследованиями  последних лет показано, что некоторые  клетки (особенно нервные) для сохранения своей жизнедеятельности должны постоянно получать специфические  сигналы от соседних клеток. Среди  таких специфических сигналов особенно важны вещества - факторы роста (NGF). При длительном отсутствии воздействия  этих сигнальных молекул нервные  клетки запускают программу самоуничтожения. Такой механизм клеточной смерти называют апоптозом.

Паракринная регуляция часто используется одновременно с аутокринной. Например, при передаче возбуждения в синапсах сигнальные молекулы, выделяемые нервным окончанием, связываются не только с рецепторами соседней клетки (на постсинаптической мембране), но и с рецепторами на мембране этого же нервного окончания (т.е. пресинаптической мембране).

Юкстакринный механизм. Осуществляется путем передачи сигнальных молекул непосредственно от наружной поверхности мембраны одной клетки на мембрану другой. Это происходит при условии непосредственного контакта (прикрепления, адгезионного сцепления) мембран двух клеток. Такое прикрепление происходит, например, при взаимодействии лейкоцитов и тромбоцитов с эндотелием кровеносных капилляров в месте, где имеется воспалительный процесс. На мембранах, выстилающих капилляры клеток, в месте воспаления появляются сигнальные молекулы, которые связываются с рецепторами определенных видов лейкоцитов. Такая связь приводит к активации прикрепления лейкоцитов к поверхности кровеносного сосуда.

За этим может  последовать целый комплекс биологических  реакций, обеспечивающих переход лейкоцитов из капилляра в ткань и подавление ими воспалительной реакции. 

Взаимодействия через межклеточные контакты осуществляются через межмембранные соединения (вставочные диски, нексусы). В частности, весьма распространена передача сигнальных молекул и некоторых метаболитов через щелевые контакты - нексусы. При образовании нексусов особые белковые молекулы (коннексоны) клеточной мембраны объединяются по 6 штук так, что формируют кольцо с порой внутри. На мембране соседней клетки (точно напротив) формируется такое же кольцевидное образование с порой. Две центральные поры, объединяясь, формируют канал, пронизывающий мембраны соседних клеток. ширина канала достаточна для прохождения многих биологически активных веществ и метаболитов. Через нексусы свободно проходят ионы Са, являющиеся мощными регуляторами внутриклеточных процессов. 

Благодаря высокой  электропроводности нексусы способствуют распространению локальных токов между соседними клетками и формированию функционального единства ткани. Особенно выражены такие взаимодействия клеток сердечной мышцы и гладких мышц. Нарушение состояния межклеточных контактов приводит к патологии сердца, изменению тонуса мышц сосудов, слабости сокращения матки и изменению ряда других регуляций.

Межклеточные  контакты, выполняющие роль упрочения  физической связи между мембранами, - плотные соединения и адгезионные пояса. Такие контакты могут иметь вид кругового пояса, проходящего между боковыми поверхностями клетки. Уплотнение и увеличение прочности этих соединений обеспечивается прикреплением на поверхности мембран белков миозина, актинина, тропомиозина, винкулина и др. Плотные соединения способствуют объединению клеток в ткань, их слипанию и устойчивости ткани к механическим воздействиям. Они участвуют также в формировании барьерных образований организма. Плотные контакты особенно выражены между эндотелием, выстилающим сосуды головного мозга. Они уменьшают проницаемость этих сосудов для циркулирующих в крови веществ. Во всех гуморальных регуляциях, осуществляемых с участием специфических сигнальных молекул, важную роль играют клеточные и внутриклеточные мембраны.

 Поэтому для  понимания механизма гуморальных  регуляций необходимо знать элементы  физиологии клеточных мембран.

      

 6. Особенности строения, свойства и функции клеточных мембран

6.1 Особенности строения и свойства клеточных мембран.

Для всех клеточных  мембран характерен один принцип  строения. Их основу составляют два слоя липидов (молекул жиров, среди которых больше всего фосфолипидов, но имеется также холестерол и гликолипиды). 

 

Молекулы мембранных липидов имеют головку (участок, притягивающий воду и стремящийся  взаимодействовать с ней, называемый гидрофильным) и хвост, который является гидрофобным (отталкивается от молекул  воды, избегает их соседства). В результате такого различия свойств головки и хвоста липидных молекул последние при попадании на поверхность воды выстраиваются рядами: головка к головке, хвост к хвосту и образуют двойной слой, в котором гидрофильные головки обращены к воде, а гидрофобные хвосты - друг к другу. Хвосты находятся внутри этого двойного слоя. В состав мембран также входят белки. Обычно белковые молекулы расположены разрозненно. Они как бы растворены в мембране, могут в ней смещаться и изменять свое положение.

 Белковые молекулы могут пронизывать всю мембрану так, что их концевые участки выступают за ее поперечные пределы. Такие белки называют трансмембранными или интегральными. Есть также белки, только частично погруженные в мембрану или располагающиеся на ее поверхности.

Углеводы составляют лишь 2-10% от массы мембраны, количество их в разных клетках изменчиво, совместно с белками создают своеобразную антигенную структуру поверхностной мембраны собственной клетки. 
 
 

6.2.Функции клеточных мембран и механизмы их реализации. 

К основным функциям клеточных мембран относятся:

1)создание оболочки (барьера), отделяющего цитозоль от окружающей среды, и определение границ и формы клетки;

2) обеспечение межклеточных контактов, сопровождающихся слипанием мембран (адгезия). Межклеточная адгезия важна для объединения однотипных клеток в ткань, образования гистогематических барьеров, осуществления иммунных реакций;

3)обнаружение сигнальных молекул и взаимодействие с ними, а также передача сигналов внутрь клетки;

4)обеспечение мембранными белками-ферментами катализа биохимических реакций, идущих в примембранном слое.

5)обеспечение избирательной проницаемости веществ через мембрану и транспорта их между цитозолем и окружающей средой.

6) создание иммунной специфичности клетки за счет наличия в структуре мембраны антигенов. Роль антигенов, как правило, выполняют выступающие над поверхностью мембраны участки белковых молекул и связанные с ними молекулы углеводов 

Приведенный перечень функций клеточных мембран свидетельствует  о том, что они принимают многогранное участие в механизмах нейрогуморальных регуляций в организме.

 Таким образом, гуморальные механизмы имеют преимущественное значение в регуляции процессов обмена веществ, скорости деления клеток, роста и специализации тканей, полового созревания, адаптации к изменению условий внешней среды. Гуморальные регуляции осуществляются за счет передачи сигналов с помощью биологически активных веществ через жидкие среды организма.

Гуморальная регуляция функций организма тесно связана с нервной и образует совместно с ней единый нейро-гуморальный механизм регуляторных приспособлений организма, и нарушение работы одного из механизмов регуляции приведет к дезорганизации работы всей системы в целом.

 
 
 
 
 
 

                                                  Литература 

1. Безруких М.М. Возрастная физиология: Учебное пособие для вузов. - М.: ACADEMIA, 2003.

2. Кузина С.И. Нормальная физиология: Конспект лекций / Под ред. С.С. Фирсова. - Москва: Эксмо, 2006.

3. Парсонс Т. Анатомия и физиология: Справочник. - М.: АСТ: Астрель, 2003.

4. Федюкович Н.И. Анатомия и физиология человека: Учебное пособие. - 2-е изд. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2002.

5. Физиологии человека: Учебное пособие / Под ред. В.М. Смирнова. - М.: Медицина, 2001.

6. Физиология и патология гистогематических барьеров / Под ред. Л.С. Штерн. - М., 1968. - С.67.

7. Физиология человека. В 3-х томах. /Под ред.Р. Шмидта и Г. Тевса. - М.: Мир, 1996.

Интернет-ресурсы

Мембрана клеточная // http://humbio.ru/humbio/cytology/000e4e66. htm

Нервная и гуморальная  регуляции // http://moy-organizm.ru/

Органы и системы  органов. Регуляция деятельности организма  как системы // http://www.sbio. info/page. php? id=137