Гуморальная регуляция - Учебное пособие по биологии для учеников 8 класса

Гуморальная регуляция

В организме человека постоянно происходят разнообразные процессы жизнеобеспечения. Так, в период бодрствования одновременно функционируют все системы органов: человек двигается, дышит, по его сосудам течёт кровь, в желудке и кишечнике идут процессы пищеварения, осуществляется терморегуляция и др. Человек воспринимает все изменения, происходящие в окружающей среде, реагирует на них. Все эти процессы регулируются и контролируются нервной системой  и железами эндокринного аппарата.

Гуморальная регуляция  (от лат. «гумор» – жидкость) – это регуляция процессов жизнедеятельности в организме, осуществляемая через жидкие среды организма (кровь, лимфу, тканевую жидкость) с помощью гормонов  (от греч. «гормао» – возбуждаю), химически и физиологически активных веществ, продуктов метаболизма. Железы, которые вырабатывают гормоны, называют железами внутренней секреции  или эндокринными  (от греч. «эндон» – внутри, «кринео» – выделять). Выделяемые ими гормоны поступают непосредственно в тканевую жидкость и в кровь. Кровь разносит эти вещества по организму. Попав в органы и ткани, гормоны оказывают на них определённое воздействие, например влияют на рост тканей, ритм сокращения сердечной мышцы, вызывают сужение просвета сосудов и т. д.

Гормоны влияют на строго определённые клетки, ткани или органы. Они очень активны, действуют даже в ничтожно малых количествах. Однако гормоны быстро разрушаются, поэтому они должны по мере надобности поступать в кровь или тканевую жидкость.

Действие гормонов гипофиза на организм

Обычно железы внутренней секреции невелики: от долей грамма до нескольких граммов.

Важнейшей железой внутренней секреции является гипофиз,  расположенный под основанием мозга в особой выемке черепа – турецком седле и связанный с мозгом тонкой ножкой. Гипофиз подразделяют на три доли: переднюю, среднюю и заднюю. В передней и средней долях вырабатываются гормоны, которые, попадая в кровь, достигают других желёз внутренней секреции и управляют их работой. В заднюю долю гипофиза поступают по ножке два гормона, вырабатываемых в нейронах промежуточного мозга. Один из этих гормонов регулирует объём образующейся мочи, а второй усиливает сокращение гладких мышц и играет очень важную роль в процессе родов.

На шее впереди гортани расположена щитовидная железа.  Она вырабатывает ряд гормонов, которые участвуют в регуляции процессов роста, развития тканей. Они повышают интенсивность обмена веществ, уровень потребления кислорода органами и тканями.

Схема работы желез

Поджелудочная железа

Околощитовидные железы  расположены на задней поверхности щитовидной железы. Этих желёз четыре, они очень маленькие, общая масса их составляет всего 0,1–0,13 г. Гормон этих желёз регулирует содержание солей кальция и фосфора в крови, при недостатке этого гормона нарушается рост костей, зубов, повышается возбудимость нервной системы.

Парные надпочечники  расположены, как видно из их названия, над почками. Они выделяют несколько гормонов, которые регулируют обмен углеводов, жиров, влияют на содержание в организме натрия, калия, регулируют деятельность сердечно‑сосудистой системы.

Особенно важен выброс гормонов надпочечников в тех случаях, когда организм вынужден работать в условиях умственного и физического напряжения, т. е. в условиях стресса. Основные гормоны надпочечников – адреналин и норадреналин – усиливают работу мышц, повышают содержание глюкозы в крови (для обеспечения возросших энергетических затрат мозга), усиливают кровоток в мозге и других жизненно важных органах, повышают уровень системного кровяного давления, усиливают сердечную деятельность.

Некоторые железы нашего организма выполняют двойную функцию, т. е. действуют одновременно как железы внутренней и внешней секреции. Это, например, половые железы и поджелудочная железа. Их называют железами смешанной секреции. Поджелудочная железа  выделяет пищеварительный сок, поступающий в двенадцатиперстную кишку; одновременно отдельные её клетки функционируют как железы внутренней секреции, вырабатывая гормон инсулин,  регулирующий обмен углеводов в организме. В процессе пищеварения углеводы расщепляются до глюкозы, которая всасывается из кишечника в кровеносные сосуды. Снижение выработки инсулина приводит к тому, что большая часть глюкозы не может проникнуть из кровеносных сосудов дальше в ткани органов. В результате клетки различных тканей остаются без важнейшего источника энергии – глюкозы, которая в итоге выводится из организма с мочой. Это заболевание называется диабет.

Что же происходит, когда поджелудочная железа вырабатывает слишком много инсулина? Глюкоза очень быстро расходуется различными тканями, прежде всего мышцами, и содержание сахара в крови падает до опасно низкого уровня. В результате мозгу не хватает «горючего», человек впадает в так называемый инсулиновый шок  и теряет сознание. В этом случае надо быстро вводить в кровь глюкозу.

Половые железы  образуют половые клетки и вырабатывают гормоны, регулирующие рост и созревание организма, формирование вторичных половых признаков. У мужчин это рост усов и бороды, огрубление голоса, изменение телосложения, у женщин – высокий голос, округлость форм тела. Половые гормоны обусловливают развитие половых органов, созревание половых клеток, у женщин управляют фазами полового цикла, течением беременности.

Строение щитовидной железы

Щитовидная железа – один из важнейших органов внутренней секреции. Описание щитовидной железы дал ещё в 1543 г. А. Везалий, а своё название она получила более чем век спустя – в 1656 г.

Современные научные представления о щитовидной железе стали складываться к концу XIX в., когда швейцарский хирург Т. Кохер в 1883 г. описал признаки умственной отсталости (кретинизма) у ребёнка, развившиеся после удаления у него этого органа.

В 1896 г. А. Бауман установил высокое содержание иода в железе и обратил внимание исследователей на то, что ещё древние китайцы успешно лечили кретинизм золой морских губок, содержащей большое количество иода. Экспериментальному изучению щитовидная железа была впервые подвергнута в 1927 г. Девять лет спустя была сформулирована концепция о её внутрисекреторной функции.

В настоящее время известно, что щитовидная железа состоит из двух долей, соединённых узким перешейком. Это самая крупная железа внутренней секреции. У взрослого человека её масса составляет 25–60 г; располагается она спереди и по бокам от гортани. Ткань железы состоит в основном из множества клеток – тироцитов, объединяющихся в фолликулы (пузырьки). Полость каждого такого пузырька заполнена продуктом деятельности тироцитов – коллоидом. К фолликулам снаружи прилегают кровеносные сосуды, откуда в клетки поступают исходные вещества для синтеза гормонов. Именно коллоид даёт возможность организму какое‑то время обходиться без иода, поступающего обычно с водой, продуктами питания, вдыхаемым воздухом. Однако при длительном дефиците иода производство гормонов нарушается.

Главный гормональный продукт щитовидной железы – тироксин.  Другой гормон – трииодтиронин  – лишь в малом количестве продуцируется щитовидной железой. Он образуется в основном из тироксина после отщепления от него одного атома иода. Этот процесс происходит во многих тканях (особенно в печени) и играет важную роль в поддержании гормонального равновесия организма, поскольку трииодтиронин значительно активнее тироксина.

Заболевания, связанные с нарушениями функционирования щитовидной железы, могут возникать не только при изменениях в самой железе, но и при нехватке в организме иода, а также заболеваниях передней доли гипофиза и др.

При снижении функций (гипофункции) щитовидной железы в детстве развивается кретинизм,  характеризующийся торможением в развитии всех систем организма, малым ростом, слабоумием. У взрослого человека при нехватке гормонов щитовидной железы возникает микседема,  при которой наблюдаются отёки, слабоумие, понижение иммунитета, слабость. Данное заболевание хорошо поддаётся лечению препаратами гормонов щитовидной железы. При повышенной выработке гормонов щитовидной железы возникает базедова болезнь,  при которой резко возрастает возбудимость, интенсивность обмена веществ, частота сердечных сокращений, развивается пучеглазие (экзофтальм ) и происходит потеря веса. В тех географических зонах, где вода содержит мало иода (обычно это встречается в горах), у населения часто наблюдается зоб  – заболевание, при котором секретирующая ткань щитовидной железы разрастается, но не может в отсутствие необходимого количества иода синтезировать полноценные гормоны. В таких районах потребление иода населением должно быть повышенным, что может быть обеспечено, например, использованием поваренной соли с обязательными небольшими добавками иодида натрия.

Щитовидная железа

Фолликул щитовидной железы

Гормон роста

Впервые предположение о выделении гипофизом специфического гормона роста было высказано в 1921 г. группой американских учёных. В эксперименте им удалось стимулировать рост крыс до размеров, вдвое превышающих обычные, путём ежедневного введения экстракта гипофиза. В чистом виде гормон роста был выделен только в 1970‑е гг., сначала из гипофиза быка, а затем – лошади и человека. Этот гормон воздействует не на одну какую‑то железу, а на весь организм.

Рост человека – величина непостоянная: он увеличивается до 18–23 лет, сохраняется неизменным примерно до 50 лет, а затем каждые 10 лет уменьшается на 1–2 см.

Кроме того, показатели роста варьируют у разных людей. Для «условного человека» (такой термин принят Всемирной организацией здравоохранения при определении различных параметров жизнедеятельности) средний рост составляет 160 см у женщин и 170 см у мужчин. А вот человек ниже 140 см или выше 195 см считается уже очень низким или очень высоким.

При недостатке гормона роста у детей развивается гипофизарная карликовость,  а при переизбытке – гипофизарный гигантизм.  Самым высоким гипофизарным гигантом, рост которого точно измерен, был американец Р. Уодлоу (272 см). Если же избыток этого гормона наблюдается у взрослого человека, когда нормальный рост уже прекратился, возникает заболевание акромегалия, при котором разрастаются нос, губы, пальцы рук и ног и некоторые другие части тела.

Проверьте свои знания

1. В чём суть гуморальной регуляции процессов, происходящих в организме?

2. Дайте определение понятия «железы внутренней секреции». Используя рисунок, объясните, чем они принципиально отличаются от желёз внешней секреции.

3. Назовите основные свойства гормонов.

4. Какие вы знаете железы смешанной секреции? Докажите, что поджелудочная железа является железой внутренней секреции.

5. Перечислите известные вам железы внутренней секреции. Какие из них являются парными; непарными?

6. Составьте таблицу «Железы внутренней секреции», указав название железы, выделяемый ею гормон, его действие на организм.

7. Нарушение деятельности каких желёз вызывает такие заболевания, как диабет; гигантизм; кретинизм?

8. Существуют ли половые различия в системе желёз внутренней секреции?

9. Почему необходимо включать в рацион продукты, содержащие иод?

10. К чему может привести избыток или недостаток гормонов, выделяемых организмом? Приведите примеры.

11. Докажите, что совокупность желёз внутренней секреции является системой.

12. В чём состоит особая функция гипофиза?

Железы внутренней секреции выделяют непосредственно в кровь гормоны – биологически активные вещества. Гормоны регулируют обмен веществ, рост, развитие организма и работу его органов.