Образование и секреция гормонов, их транспорт кровью, действие на клетки и ткань

Министерство высшего образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего образования

«УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт медицины, экологии и физической культуры

Медицинский факультет им. Т.З.Биктимирова

 

Т.В.Абакумова, Т.П.Генинг, Д.Р.Долгова, Н.Л.Михайлова,

Л.В.Полуднякова

 

Физиология желез внутренней секреции.

Обмен веществ и энергии. Терморегуляция

Учебное пособие к практическим занятиям по нормальной физиологии для студентов медицинского факультета

 

 

Ульяновск, 2018

УДК 612.4:612.5

ББК 28.707.3 я73

А13

 

 

Печатается по решению Ученого совета

Института медицина, экологии и физической культуры

Ульяновского государственного университета

 

Рецензенты:

заведующий кафедрой факультетской терапии ФГБОУ ВО «Ульяновский государственный университет», д.м.н., профессор В.И.Рузов

профессор кафедры физиологии человека и животных ФГАОУ ВО «Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева", д.б.н., профессор О.А.Ведясова

 

    Абакумова, Т.В.

 

А13 Физиология желез внутренней секреции. Обмен веществ и энергии. Терморегуляция: учеб.пособие к практическим занятиям по нормальной физиологии человека для студентов медицинского факультета / Т.В.Абакумова, Т.П.Генинг, Д.Р.Долгова, Н.Л.Михайлова, Л.В.Полуднякова. – Ульяновск: УлГУ, 2018. – 58 с.

 

    В учебном пособии представлен теоретический материал по общим вопросам физиологии желез внутренней секреции, обмена веществ и энергии, терморегуляции. Изложен материал о функциях гормонов, регуляции обмена веществ и энергии, методах исследованиях. В пособие включено описание практических работ.

    Для студентов 2 курса медицинского факультета и студентов специальности «Фармация», «Биология».

 

 

УДК 612.11

ББК 28.911.1 я73

 

© Абакумова Т.В., Генинг Т.П., Долгова Д.Р.,

Михайлова Н.Л., Полуднякова Л.В. 2018

©Ульяновский государственный университет, 2018

Содержание

1. Физиология желез внутренней секреции........................5

1.1. Образование и секреция гормонов, их транспорт кровью, действие на клетки и ткань................................................... 5

1.2.  Физиологические механизмы регуляции функций эндокринных желез......................................................... 10

1.3.  Взаимосвязь и взаимодействие ЖВС..........................11

1.4.  Роль гипофиза в регуляции деятельности эндокринных органов. Гормоны гипофиза.............................................. 15

1.5.  Эпифиз..................................................19

1.6.  Вилочковая железа, или тимус...............................19

1.7.  Щитовидная железа....................................... 20

1.8. Околощитовидные железы и роль паратгормона в регуляции обмена кальция и фосфора...............................................22

1.9.  Надпочечники.............................................22

1.10. Поджелудочная железа..................................... 24

1.11. Половые железы...........................................25

1.12. Диффузные железистые клетки.............................. 28

2. Обмен веществ и энергии................................... 30

2.1.  Общее понятие об обмене веществ и энергии.................. 30

2.2.  Пластическая и энергетическая роль питательных веществ....... 30

2.3.  Азотистое равновесие. Положительный и отрицательный баланс азота.......................................................... 36

3. Энергетический обмен......................................38

3.1. Единицы измерения и параметры обменных процессов............38

3.2. Методы измерения.......................................... 42

3.3. Диагностическое значение показателей энергетического обмена....47

3.4. Калорическая ценность пищевых продуктов................... 48

3.5. Регуляция обмена питательных веществ в организме.............48

4. Основные принципы составления пищевого рациона.............52

5. Тепловой баланс и регуляция температуры тела................ 54

5.1. Обмен веществ как источник образования тепла..................54

5.2. Физиологические особенности теплоотдачи..................... 59

5.3. Терморегуляторная система...................................61

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ................................... 64

Решение ситуационных задач.................................. 71

Тестовые задания к разделу «Обмен веществ и энергии»........... 72

Литература..................................................78

Приложение................................................... 79

 

 

Физиология желез внутренней секреции

Эндокринная система — функциональное объединение всех инкреторных клеток, тканей и желез организма, осуществляющих гормональную регуляцию.

Совокупность эндокринных желез образует эндокринную систему, в которой можно выделить несколько составляющих частей:

• собственно железы внутренней секреции (ЖВС), не имеющие других функций. Продуктами их деятельности являются гормоны;
• железы смешанной секреции, выполняющие наряду с эндокринной и другие функции: поджелудочная, вилочковая и половые железы, плацента (временная железа);
• железистые клетки, локализующиеся в различных органах и тканях и секретирующие гормоноподобные вещества. Совокупность этих клеток образует диффузную эндокринную систему.

Образование и секреция гормонов, их транспорт кровью, действие на клетки и ткань

Термин «гормон» происходит от греческого слова hormae, что означает «возбуждаю, побуждаю». Гормоны — вещества, выделяемые специализированными эндокринными клетками желез внутренней секреции в кровь и оказывающие специфическое действие на ткани-мишени.

Отличительными признаками гормонов являются:

1) дистантное действие гормонов на органы-мишени;

2) специфическое действие, которое не способны воспроизвести другие вещества. Термин «специфическое» указывает также на то, что действие каждого гормона осуществляется только на конкретные, эффекторные органы;

3) эндокринные железы и клеточные группы заняты исключительно синтезом и секрецией своих гормонов;

4) гормоны оказывают действие только на целостные биологические системы.

Гормоны могут оказывать несколько эффектов на организм:

· метаболический эффект, проявляющийся в изменении активности синтеза ферментов в клетке и в повышении проницаемости мембран клеток для данного гормона. При этом изменяется метаболизм в тканях и органах-мишенях;

· морфогенетический эффект, заключающийся в стимуляции роста, дифференцировки и метаморфоза организма. В этом случае происходят изменения в организме на генетическом уровне;

· кинетический эффект заключается в активации определенной деятельности исполнительных органов;

· коррегирующий эффект проявляется изменением интенсивности функций органов и тканей даже в отсутствие гормона;

· реактогенный эффект связан с изменением реактивности ткани к действию других гормонов.

Гормоны выполняют три важнейших функции:

1. Делают возможным и обеспечивают физическое, половое и умственное развитие;

2. Делают возможной и обеспечивают адаптацию активности физиологических систем (физиологическая адаптация);

3. Обеспечивает поддержание некоторых физиологических показателей на постоянном уровне (гомеостатическая функция).

Функциональная классификация гормонов:

I группа. Эффекторные гормоны оказывают влияние непосредственно на орган-мишень.

II группа. Тропные гормоны регулируют синтез и выделение эффекторных гормонов (например, тиреотропный гормон).

III группа. Рилизинг-гормоны или ингибирующие гормоны выделяемые нервными клетками в гипоталамусе. Они регулируют синтез и выделение тропных гормонов аденогипофиза. Именно посредством этих гормонов эндокринная система связана с ЦНС.

Химическая структура гормонов

В зависимости от химической структуры все гормоны делятся на три группы

1. Пептиды (в том числе сложные, например гликопротеиды).

2. Стероиды. К ним относятся глюкокортикоиды (у человека ¾ в основном кортизол), минералокортикоиды (у человека ¾ альдостерон), половые гормоны (эстрогены, прогестерон и андрогены, в основном тестостерон) и кальцитриол.

3. Амины. К ним относятся тиреоидные гормоны и катехоламины (адреналин, норадреналин и дофамин).

 

Механизм действия гормонов:

По механизму действия на ткани-мишени все гормоны делят на 2 большие группы. Первая - стероиды и другие липофильные гормоны (тиреоидные). Легко проникают внутрь клеток через мембрану и связываются со своими рецепторами в цитоплазме и ядре. Это медленная, но и наиболее мощная система эндокринной регуляции. Существует классическая двухэтапная модель действия стероидных гормонов. Согласно этой модели, на первом этапе гормон проникает через липидный бислой в клетку, образует здесь гормон-рецепторный комплекс, который связывается с ДНК и белками хроматина, что стимулирует транскрипцию определенных генов. На втором этапе трансляция м-РНК приводит к появлению в клетке новых белков, которые и вызывают биологический эффект этих гормонов. Причем, возможна также и репрессия этих генов, что приводит к уменьшению соответствующих белков в клетке.

Большинство же гормонов относят ко второй группе. Эти гормоны вызывают более быстрые и кратковременные реакции, влияют, как правило, на обмен веществ. Эти гормоны связываются с белком-рецептором на поверхности клетки-мишени. В результате такого связывания запускается внутриклеточный каскадный механизм, что приводит к образованию внутриклеточного регулятора в цитозоле клетки. По этой схеме гормон называется внеклеточным или первым посредником, а образующийся внутриклеточный регулятор – вторым посредником. До последнего времени при всем многообразии гормонов и вызываемых ими эффектов было известно всего два типа вторых посредников. Это ионы Ca²⁺ и циклические монофосфаты нуклеотидов, главным образом, с-АМФ и с-ГМФ. Действие этих двух посредников, в конечном счете, сводится к регуляции активности ферментов, фосфорилирующих другие ферменты. Это фосфорилирование ведет к изменению конформации белка, и, в результате, меняются его биологические свойства. Недавно была открыта еще одна, более сложная система посредников. Эта система, в которой участвуют липиды мембран, может мобилизировать из внутриклеточных депо Ca²⁺, а также активировать еще один фосфорилирующий фермент – протеинкиназу-С.

Методы исследования

1. Изучение последствий удаления эндокринных желез. После удаления какой-либо эндокринной железы возникает комплекс расстройств, обусловленных выпадением регуляторных эффектов тех гормонов, которые вырабатываются в этой железе.

2. Наблюдение эффектов, возникших при имплантации желез. После реимплантации постепенно восстанавливается уровень гормонов в крови, что приводит к исчезновению нарушений, возникших ранее в результате дефицита этих гормонов в организме.

3. Изучение эффектов, возникших при введении экстрактов эндокринных желез. Нарушения, возникшие после хирургического удаления эндокринной железы, могут быть откорректированы посредством введения в организм достаточного количества экстракта данной железы или индивидуального гормона.

4. Использование радиоактивных изотопов. Для исследования функциональной активности эндокринной железы, может быть использована ее способность захватывать из крови и накапливать определенное соединение. В качестве радиоактивной метки могут быть введены также соединения, которые используются для синтеза эндогенных гормонов и включаются в их структуру. В последующем можно определить радиоактивность различных органов и тканей и оценить, таким образом, распределение гормона в организме, а также найти его органы-мишени.

5. Определение количественного содержания гормона. В ряде случаев для выяснения механизма какого-либо физиологического эффекта целесообразно сопоставить его динамику с изменением количественного содержания гормона в крови или в другом исследуемом материале.

6. Клинические методы исследования необходимые для понимания регуляторных функций ЖВС и диагностики эндокринной патологии включают диагностику типичных симптомов избытка или недостатка того или иного гормона, использование различных функциональных проб, рентгенологические, лабораторные методы исследования.