Діяльність організму як єдиного цілого була б неможлива без її суворої координації, яка здійснюється відразу за кількома напрямками. Одна з ланок цього механізму – гуморальну регуляцію. На біології її вивчають в рамках курсу анатомії і фізіології. Розуміння механізму вкрай важливо для подальшого вивчення біології людини.
Основне поняття
Вважається, що функції організму регулюються двома системами — нервової і гуморальної. Однак це несамостійні механізми регулювання. Між ними існує міцний зв’язок, завдяки якій організм функціонує як єдина складна система.
Механізм гуморальної регуляції функцій організму (від латинського слова humor — рідина) має на увазі здатність деяких речовин, що циркулюють в кровотоці, впливати на органи і системи: змінювати їх, «включати» і «вимикати».
Залежно від мінливих умов зовнішнього і внутрішнього середовища, реакція клітин на такі регулюючі впливу може бути різною:
- Посилене зростання. Таким чином, тканини реагують, наприклад, на активну продукцію соматотропного гормону («гормону росту»).
- Скорочення. Така реакція властива клітинам м’язової тканини. Посилити скоротливу функцію може, зокрема, адреналін.
- Ділення. Прикладом активації процесу клітинного поділу можуть служити процеси, що стартують в організмі при заплідненні яйцеклітини. Зміна гормонального фону при цьому викликають інтенсивний поділ (мейоз). В результаті відбувається досить швидке збільшення маси групи клітин, що формують ембріон.
Відповідь тканини на вплив біологічно активних сполук (медіаторів гуморальної регуляції) залежить від спеціалізації клітин, на які впливає та чи інша речовина.
В якості допомоги в засвоєнні теми про гуморальної регуляції функцій організму, в шкільному підручнику з біології представлено порівняння гормонів і ферментів. Для кращого засвоєння матеріалу учням рекомендується скласти і заповнити таблицю, в якій коротко вказати дії кожного з біологічно активних сполук. Така форма викладу, завдяки своїй наочності, сприяє кращому запам’ятовуванню і допомагає краще орієнтуватися в матеріалі теми.
Гормони і ферменти
Найбільш виражене загальний вплив на організм надають гормони. Цим терміном називають біологічно активні речовини, що продукуються спеціальними залозами внутрішньої секреції і надходять безпосередньо в системний кровотік. Досягаючи певних клітин, вони реагують зі специфічними рецепторами на їх поверхні, результатом є зміна режиму роботи клітини відповідно до сигналу. При цьому велике значення має специфічність: кожен гормон взаємодіє з певними рецепторами конкретних клітин.
Гормональної регуляції схильні механізми практично всіх змін, що відбуваються в живому організмі.
Гормони, діючи за зазначеним механізмом, впливають на наступні області:
- Стимуляція або гальмування росту і розмноження клітин, з яких складаються тканини організму;
- активація або придушення інтенсивності імунної відповіді (велике значення мають гуморальні “сигнали”, що виходять від самих імунних клітин);
- регуляція в залежності від зовнішніх умов і стану внутрішнього середовища загального метаболізму обміну речовин;
- час настання статевого дозрівання;
- розвиток репродуктивної системи;
- настання вагітності;
- початок пологів;
- зміни в організмі після пологів, лактація, інволюція матки;
- настання менопаузи;
- виникнення статевого потягу;
- зміст і контроль гомеостазу-сталості внутрішнього середовища організму;
- вплив на залози внутрішньої і зовнішньої секреції з метою контролю за їх діяльністю і регуляція вироблення інших гормонів і ферментів.
Залежно від ситуації, гуморальний механізм регуляції може надавати загальне і локальне дії.
Ферментативна регуляція здійснюється більш локально. Ферменти – білкові речовини, що продукуються залозами зовнішньої секреції – доставляються за допомогою вивідних потоків безпосередньо до місця дії. Прикладом може служити дія травних ферментів в просвіті шлунково-кишкового тракту, куди вони потрапляють з травних залоз. Існують і екзокринні клітини, розташовані безпосередньо в органах, що займаються травленням; зокрема, секреторний епітелій в слизовій оболонці шлунка.
Ієрархія залоз
Синтез біологічно активних сполук в людському організмі здійснюється спеціальними органами-залозами. Відповідно до виконуваної функцією, їх ділять на залози внутрішньої і зовнішньої секреції. Їх завдання-синтез гормонів-речовин, що проникають безпосередньо в кров і надають загальну дію на організм.
Залози внутрішньої секреції не мають вивідних проток, біологічно активні речовини з них потрапляють в кров завдяки особливостям кровопостачання цих органів і здатності бар дифундувати через судинну стінку.
Залози зовнішньої секреції продукують ферменти – специфічні речовини, що діють на клітини-мішені внутрішніх органів або надають свою дію в просвіті порожнистих органів, як, наприклад, травні ферменти, що розщеплюють білки, жири і вуглеводи. У місце дії ферменти потрапляють завдяки наявності у відповідних залоз вивідних проток-системи спеціальних трубок.
Залози змішаної секреції-органи, що продукують як гормони, так і ферменти. Їх структура неоднорідна і складається з клітин, що мають різні функції. Прикладом залози змішаної секреції може вважатися підшлункова, що виділяє травні ферменти, що надходять по протоках в дванадцятипалу кишку, і містить в своєму складі острівці ендокринної речовини, що продукують інсулін.
Ланки ендокринної системи
Слід окремо зупинитися на класифікації ендокринної системи. З анатомічної точки зору, її поділяють на гландулярну та дифузну. Під гландулярний ендокринною системою мається на увазі комплекс залоз внутрішньої секреції:
- статеві залози;
- наднирники;
- острівцевий (інсулярний) апарат підшлункової залози;
- паращитоподібна залоза;
- щитоподібна залоза;
- епіфіз;
- гіпофіз.
Ці залози являють собою спеціалізовані органи, що складаються з залозистого епітелію, клітини якого пристосовані для синтезу і виділення певного типу біологічно активних речовин.
Дифузна ендокринна система являє собою масу розподілених по всьому організму клітин, здатних виробляти гормони, звані агландулярнимі. Такі ендокринні клітини, що виробляють специфічні пептиди, є практично у всіх тканинах організму.
Зокрема, певний комплекс ендокринних функцій виконують органи:
- Печінка виділяє соматомедін – інсуліноподібний фактор росту.
- Нирки продукують еритропоетин.
- Клітини, розташовані в стінці шлунка, відповідальні за секрецію гастрину.
- Дифузні ендокринні клітини в складі кишкової стінки відповідають за секрет вазоактивного інтестинального пептиду.
В цілому, тільки в шлунково-кишковому тракті синтезується більше трьох десятків агландулярних гормонів, які продукуються клітинами дифузної ендокринної системи і спрямовані на виконання різних функцій.
Нейрогуморальний механізм
Залози внутрішньої секреції не є самостійними органами. Секреторна активність ендокринних залоз підпорядкована контролюючій дії спеціальних структур головного мозку і регулюється тропними гормонами гіпофіза — невеликого освіти, що є частиною головного мозку. Примітно, що в його структурі поєднуються нервова тканина і Ендокринний залозистий епітелій. Залежно від сигналів, що надходять з гіпофіза у вигляді викидів тропних гормонів, діяльність периферичних ендокринних залоз зростає або, навпаки, слабшає.
Своєю чергою, робота гіпофіза – координація діяльності ендокринних залоз, виділення своїх власних гормонів, знаходиться під управлінням гормонів гіпоталамуса. Вони, проникаючи в портальну область гіпофіза, досягають чутливих клітин його передньої частки і регулюють його секреторну активність. Таким чином, можна сказати, що ендокринна система знаходиться під дворівневим управлінням мозкових структур, які контролюють її діяльність (таку комплексну координацію функцій організму називають нейрогуморальної або нервово-гуморальної регуляцією).
Регулювання діяльності ендокринної системи здійснюється, як правило, за принципом зворотного зв’язку. Суть його полягає в тому, що при досягненні гормоном специфічної клітини-мішені (рецепторів на її поверхні), її «відповідь» викликає придушення синтезу цього гормону клітинами залозистого епітелію. Такий принцип регулювання активності залози називається феноменом негативного зворотного зв’язку.
Описаний механізм і позитивного зворотного зв’язку, коли відповідь клітини-мішені підсилює секрецію гормону, проте зустрічається він вкрай рідко.
У регуляції системи задіяні також імунна і нервова системи. Таким чином, органи, відповідальні за гуморальну регуляцію організму — ендокринні залози, знаходяться під суворим контролем декількох систем організму.
