Основы гомеостаза (продолжение). Регуляция физиологических функций Ведущий курса: Бреславец Павел Иванович, канд.вет.наук, доцент ВИДЫ ГОМЕОСТАЗА ГЕНЕТИЧЕСКИЙ СТРУКТУРНЫЙ СИСТЕМНЫЙ - гомеостаз жидкой части внутренней среды ИММУНОЛОГИЧЕСКИЙ ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ГОМЕОСТАЗ ➢ Генотип – система взаимодействующих генов, сбалансированная по содержанию разнообразной биологической информации ➢ Появление в организме чужеродной генетической информации оказывает неблагоприятное действие на жизнеспособность ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ГОМЕОСТАЗ Генетическую стабильность клеток и организма определяет МОЛЕКУЛА ДНК Свойство самовоспроизведения организмов основано на процессе репликации (удвоения) ДНК При большом количестве не устраненных повреждений ДНК в клетке блокируются процессы репликации, клетка перестает делиться и таким образом изменения потомству не передает ▪ СТРУКТУРНЫЙ ГОМЕОСТАЗ ▪ - постоянство морфологической организации биологических систем (клетки, ткани, органа, организма); ▪ - основан на физиологической и репаративной регенерации; - структурный гомеостаз клетки обеспечивает восстановление: ▪ молекул (ДНК, белки); ▪ внутриорганоидных структур (кристы митохондрий); ▪ органоидов (лизосомы, митохондрии) СИСТЕМНЫЙ ГОМЕОСТАЗ ▪ Постоянство состава крови, лимфы, тканевой жидкости, осмотического давления, концентрации ионов и общей концентрации электролитов, содержание в крови питательных веществ (глюкоза) ▪ ВНУТРЕННЯЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА (кровь, тканевая жидкость и лимфа) ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ТКАНЕЙ К ИЗМЕНЕНИЯМ ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ ▪ Нервная система особо чувстви-тельна к снижению содержания О2, глюкозы ▪ Млекопитающие не переносят колебаний концентрации ионов Са+2 более чем на 30% ▪ Регуляция - отрицательная обратная связь Гомеостатические константы: 1. Жесткие константы 2. Пластичные константы ▪ Жесткими константами называются такие константы, незначительные отклонения которых могут приводить к существенным нарушениям обменных процессов и смерти организма. Например, осмотическое давление, рН, содержание глюкозы, О2, СО2 в крови. ▪ Пластичными константами называются такие константы, значения которых могут варьировать в довольно широком диапазоне без существенных нарушений физиологических функций. Например, количество и соотношение форменных элементов крови, объем циркулирующей крови, скорость оседания эритроцитов, уровень кровяного давления, температуры, питательных веществ в крови. ИММУНОЛОГИЧЕСКИЙ ГОМЕОСТАЗ ▪ МЕХАНИЗМЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ СОХРАНЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ИНДИВИДУАЛЬНОСТИ ▪ ИММУНИТЕТ – способ защиты организма от веществ, несущих в себе признаки генетически чужеродной информации ИММУНИТЕТ осуществляется 2-мя основными категориями механизмов: • неспецифическими (конституциональными факторами и стереотипными реакциями); • специфическими (иммунными: Т- и В-лимфоцитарными). Носители чужеродной генетической информации Внешние агенты: Бактерии (токсины), вирусы, клетки других организмов Собственные мутировавшие соматические клетки МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ ГОМЕОСТАЗА (на уровнях таких биосистем, как ткань, орган и система органов) НЕРВНЫЙ ГУМОРАЛЬНЫЙ ДРУГИЕ (например, миогенный) ▪ В основе физиологической регуляции лежит передача и переработка информации ▪ Материальный носитель информации – сигнал (физический, химический, электрический) ▪ Переработка информации осуществляется системой регуляции Нервный механизм регуляции - изменение физиологических функций под влиянием нервных импульсов, передаваемых из центральной нервной системы по нервным волокнам к тканям и органам организма. Два варианта нервной регуляции: ▪ соматическая – регуляция скелетной мускулатурой; ▪ вегетативная (автономная) – регуляция деятельности внутренних органов Морфологически состоит из: ▪ рецепторных образований, назначение которых заключается в трансформации энергии внешних раздражений (информации) в энергию нервного импульса; ▪ афферентного (чувствительного) нейрона, проводящего нервный импульс в нервный центр; ▪ интернейрона (вставочного) нейрона или нервного центра, представляющего собой центральную часть рефлекторной дуги; ▪ эфферентного (двигательного) нейрона, проводящего нервный импульс до эффектора; ▪ эффектора (рабочего органа), осуществляющего соответствующую деятельность. Вегетативный рефлекс Соматический рефлекс Передача нервного импульса осуществляется с помощью нейротрансмиттеров или медиаторов – химических веществ, выделяющихся нервными окончаниями в химическом синапсе •Рефлекс – ответная реакция организма на изменения внутренней и внешней среды, осуществляемая при участии центральной нервной системы (ЦНС). ▪ Структурной основой рефлекса является рефлекторная дуга. ▪ Функционально состоит из: афферентного, центрального и эфферентного звеньев. Влияние вегетативной нервной системы на деятельность эффекторных органов ▪ Многие внутренние органы имеют двойную или тройную иннервацию ▪ Отделы симпатической и парасимпатической нервной систем находятся в состоянии непрерывного возбуждения (тонуса), часто синэргичны ▪ При преобладании симпатического тонуса – симпатикотония ▪ Преобладание парасимпатического тонуса - ваготония Влияние симпатической нервной системы на органы ▪ Возрастает работоспособность мышцы ▪ Активизируется деятельность ЦНС ▪ Повышаются иммунные процессы ▪ Повышается свертывание крови ▪ Учащается ЧСС, повышается АД ▪ Расслабляется мускулатура бронхов ▪ Снижается перистальтика кишечника ▪ Сокращение сфинктеров ▪ Мобилизация всех ресурсов организма, приводит к расходованию ЭНЕРГИИ (эрготропность). Влияние парасимпатической нервной системы на органы ▪ Снижается частота и сила сердечных сокращений ▪ Усиливается моторика кишечника ▪ Расслабляются сфинктеры ▪ Сокращается желчный пузырь ▪ Стабилизируется внутренняя среда ▪ Накапливается ЭНЕРГИЯ (трофотропность) Для нервного механизма регуляции характерно: • Используется для быстрой направленной передачи импульсов (сигналов) • и переработки информации • Участвуют структуры нервной системы (нейроны, нервные волокна) • Очень энергоемок • Основной механизм регуляции - рефлекс Гуморальный механизм регуляции - изменение физиологической активности органов и систем под влиянием химических веществ, доставляемых через жидкие среды организма (интерстициальная жидкость, лимфа, кровь, ликвор). 1. Аутокринная 2. Паракринная 3. Эндокринная Аутокринная регуляция ▪ - изменение функции клетки химическими субстратами, выделяемыми в межклеточную среду самой клеткой (продукты распада белков, углеводов, СО2, электролиты и др.). Паракринная регуляция ▪ Основана на выделении клетками химических веществ (цитокинов) в межтканевую жидкость, которые могут управлять функцией нескольких клеток, расположенных на некотором удалении от источника управляющих воздействий. ▪ Например, вазоконстрикторный фактор эндотелин-1, вазодилятаторный фактор – оксид азота NO, факторы роста, простагландины и др. цитокины Эндокринная регуляция ▪ ▪ ▪ Реализуется при выделении биологически активных веществ (регуляторные пептиды, гормоны) в кровь отдельными клетками (эндокринная диффузная система) или специальными органами (эндокринные железы). С током крови гормоны достигают всех органов и тканей (мишени). Конечный эффект регуляции определяется наличием в соответствующем органе-мишени специфических рецепторов. Для гуморального механизма регуляции характерно: - Используется внутренняя среда и химические вещества – гормоны, медиаторы - Диффузный характер управления. Медленное распространение. - Низкая надежность осуществления связи - Осуществляется эндокринной системой. - Гормоны: вырабатываются в специальных железах и выводятся в жидкости - Оказывают действие на клетки-мишени, активны в низких концентрациях - Менее энергоемок, чем нервный механизм - Механизм регуляции: гипоталамус – гипофиз— железа внутренней секреции ▪ В естественных условиях нервный и гуморальный механизмы работают как единый нейрогуморальный механизм управления. •Например, передача управляющих воздействий с нерва на иннервируемые структуры осуществляется с помощью химических посредников – медиаторов, действующих на специфические рецепторы. •Еще более тесная связь обнаружена в некоторых ядрах гипоталамуса. Нервные клетки этих ядер приходят в активное состояние при изменении химических и физико-химических показателей крови (нейросекреция). Например, повышение осмотического давления плазмы крови вызывает активацию специальных нервных клеток супраоптического ядра гипоталамуса, что приводит к выделению в кровь антидиуретического гормона (АДГ), усиливающего реабсорбцию воды в почках, что снижает осмотическое давление плазмы крови. •Наконец, работа симпатоадреналовой системы. Активация симпатической нервной системы при стрессе приводит к повышению выделения надпочечниками гормона адреналина. НЕЙРОЭНДОКРИННАЯ СИСТЕМА (гипоталамо-гипофизарная) ▪ ГИПОТАЛАМУС: ▪ обеспечивает интеграцию нервных и эндокринных элементов в одну систему; ▪ высший центр вегетативной нервной системы (центры терморегуляции, голода, жажды, водно-солевого обмена); ▪ продуцирует нейрогормоны, регулирующие выделение тропных гормонов гипофиза Гипотала́мус - небольшая область в промежуточном мозге, включающая в себя большое число групп нервных клеток, которые регулируют нейроэндокринную деятельность мозга и гомеостаз организма. Гипоталамус связан нервными путями практически со всеми отделами центральной нервной системы, включая кору, мозжечок, ствол мозга и спинной мозг. Вместе с гипофизом гипоталамус образует гипоталамо-гипофизарную систему, в которой гипоталамус управляет выделением гормонов гипофиза и является центральным связующим звеном между нервной и эндокринной системами. Гипофиз — железа внутренней секреции («мозговой центр» всей эндокринной системы организма), расположенная у основания головного мозга. Этот орган размером с горошину, передняя часть – аденогипофиз, задняя – нейрогипофиз. Миогенный механизм регуляции - регуляция функции органа за счет изменения физиологических свойств мышечной ткани. ▪ Характерен для органов и тканей мышечного типа. Например, гемодинамический механизм регуляции сократимости сердца происходит за счет свойств сердечной мышцы (закон ФранкаСтарлинга): чем больше растянута мышца, а, следовательно, и больше резервных актомиозиновых мостиков, тем больше сила сокращения. Вопросы: ▪ 1. По какому принципу происходит регуляция физиологических функций и гомеостатических констант при их изменении под действием факторов окружающей среды? ▪ 2. Назовите основные характерные отличия эндокринной регуляции от других вариантов гуморальной регуляции? ▪ 3. Что такое рефлекс? ▪ 4. Дайте определение отрицательной обратной связи.
