Лекції із загальної фізіології

Лекції із загальної фізіології

Лекція на тему:

“ЗАГАЛЬНА ФІЗІОЛОГІЯ ЗАЛОЗ ВНУТРІШНЬОЇ

СЕКРЕЦІЇ (ЗАГАЛЬНА ЕНДОКРИНОЛОГІЯ)”

План:

Загальна морфо-функціональна характеристика залоз вннутрішньої секреції.

Класифікація гормонів.

Механізм дії гормонів.

Поняття про залози внутрішньої секреції сформульоване І. Мюллером
(1830). Німецький фізіолог Адольф Бертольд у 1849 році вперше встановив,
що пересадження кастрованому півню в черевну порожнину сім’яників іншого
півня приводить до відновлення вихідних властивостей у кастрата. Цю дату
вважають датою народження ендокринології. В 1889 р. Броун-Секар
повідомив про досліди, проведені на самому собі — витяжки з сім’яників
тварин здійснили на старечий організм вченого (а йому було 72 роки)
«омолоджуючу дію». Однак, ефект омолодження тривав недовго — через 2—3
місяці він пропадав. Але головне, що дали ці досліди — це могутній
імпульс для розвитку ендокринології.

В 1901 р. російський дослідник Соболєв Л. В. довів, що панкреатична
залоза має здатність секретувати фізіологічно активну речовину, що було
ідентифіковано в 1921 р. Ф. Бантінгом і Ч. Бестом як інсулін. В 1902 р.
Старлінг і Бейліс висунули ідею про існування секрету, що сприяє
виділенню панкреатичного соку. Саме Старлінг дав йому назву «гормон» —
спонукаю до дії, до активності. Надалі ендокринологія інтенсивно
розвивалася і продовжує розвиватися в наші дні. Все більше стає
очевидним, що продукція фізіологічно активних речовин — це функція не
тільки залоз внутрішньої секреції, але і багатьох традиційно
неендокринних органів. Шлунково-кишковий тракт, нирки, печінка, серце
продукують гормони і гормоноїди.

Ще наприкінці минулого століття в кишечнику були виявлені хромаффінні
клітини, що інтенсивно зафарбовувалися хромом. В подальшому подібні
клітини були виявлені в стравоході, бронхах і інших відділах дихальної
системи. Австрійський патолог Фейртер, що знайшов ці клітини, об’єднав
їх у паракринну систему, вважаючи, що в них продукуються речовини,
подібні до гормонів. Англійський гістолог Пірс у 50-х роках нашого
століття встановив, що всі ці клітини здатні поглинати амінокислоти, що
ззовні вводяться — попередники гормонів і розщеплювати їх шляхом
декарбоксилювання, а з їхніх залишків синтезувати гормони. Він назвав
цей процес «Аміне Прекурссор Аптейк энд декарбоксилейшн». Перші букви
чотирьох цих слів склали абревіатуру — АПУД (1968 р.). Клітини одержали
назву — «апудоцити». Зараз вже відомо більш 50 типів апудоцитів, що
синтезують близько 50 гормонів, в тому числі — серотонін, мелатонін,
адреналін, гістамін, інсулін, гастрін, секретин, панкреозімін
(холецистокінін), вазоактивний інтестінальний гормон, бомбезин,
енкефаліни, ендорфіни, інсулін і багато інших. В цілому, системі АПУД
приділяють велику увагу в зв’язку з тим, що без апудоцитів порушується
нормальна діяльність організму.

ТИПИ ГУМОРАЛЬНИХ ВПЛИВІВ

Ендокринологія — наука, що вивчає розвиток, будову і функції залоз
внутрішньої секреції і клітин-продуцентів гормонів, біосинтез, механізм
дії й особливості гормонів, їх секрецію в нормі і при патології, а також
хвороби, що виникають в результаті порушення продукції гормонів.

Розрізняють наступні варіанти дії гормонів (по класифікації
Талалайк-нам.М.,1989 ).

1) Гормональна — або власне ендокринна: гормон виділяється з
клітини-продуцента, попадає в кров і зі струменем крові підходить до
органу-мішені, діючи на відстані від місця продукції гормону.

2) Паракринна дія — з місця синтезу гормон попадає в позаклітинний
простір, а з нього — впливає на клітини-мішені, розташовані навколо.

3) Ізокринна дія — аналогічна 2), але в даному випадку контакт
клітини-продуцента гормону і клітини-мішені дуже тісний.

4) Нейрокринна дія — це дія гормону, подібна до дії медіатора.

5) Аутокринна дія – клітина продукує гормон, що сам і впливає на цю ж
клітину-продуцент, тобто клітина-мішень = клітина-продуцент.

Головне, варто чітко розрізняти ендокринний і паракринний ефекти.

ФУНКЦІЇ ГОРМОНІВ

Їх багато. Але головні з них — це забезпечення росту, фізичного,
статевого і інтелектуального розвитку (1), забезпечення адаптації
організму в різних умовах (2), підтримка гомеостазу (3). Гормони
здійснюють метаболічний ефект і тим самим реалізують зазначені функції.
Більш детально функції гормонів розглядаються при викладі окремих питань
ендокринології.

ХІМІЧНА ПРИРОДА ГОРМОНІВ І ІНШИХ БАР

Всі гормони в залежності від їх хімічної структури поділяються на 3
класи — білкові, стероїдні (ліпідні) і похідні амінокислот.

Група білкових гормонів представлена, по-перше, гормонами-протеїдами
(складними білками). Це глікопротеїди. До цієї групи відносяться
тиреотропний гормон (ТТГ), фолікулостимулюючий гормон (ФСГ),
лютеїнізуючий гормон (ЛГ). Друга група — це пептидні гормони, що
складаються з 30—90 амінокислотних залишків. До цієї групи відносяться
адренокортикотропний гормон (АКТГ), соматотропний гормон (СТГ),
меланоцитстимулюючий гормон (МСГ), пролактин, паратгормон, інсулін,
глюкагон. Наприклад, АКТГ містить 39 амінокислотних залишків, СТГ — 191,
пролактин — 198. Третя група білкових гормонів — це група олігопептидів
(малих пептидів), вона представлена гормонами, що складаються з
невеликого числа амінокислотних залишків: це ліберини, статини, гормони
шлунково-кишкового тракту. Наприклад, соматостатін містить 14
амінокислот, гонадоліберин — 10 амінокислот, окситоцин містить 9
амінокислотних залишків.

Важливо відзначити, що білкові гормони, по-перше, є гідрофільними і тому
вони не здатні проходити пасивно через фосфоліпідні бар’єри (плазматичні
мембрани), по-друге, їх гідрофільність дозволяє самостійно
транспортуватися з кров’ю, тому що вони розчинні в крові.

Стероїдні, або ліпідні, гормони являють собою похідні холестерину
(холестерин переходить у прегненолон, з якого утворюються всі основні
стероїдні гормони) — кортикостерон, кортизол, альдостерон, прогестини,
естрадіол, естріол, естрон, тестостерон, стероли вітаміну Д. Крім того,
до цієї групи гормонів відносяться арахідонова кислота і її похідні —
простагландини, простацикліни, тромбоксани, лейкотрієни. Для всіх цих
гормонів характерна гідрофобність. Тому вони добре проходять з місць
свого синтезу через клітинну мембрану і попадають безперешкод в інші
середовища (кров, міжклітинний простір). В крові вони вимагають
спеціальних носіїв, тому що гідрофобні.

Група гормонів — похідних амінокислот, представлена такими гормонами, як
адреналін, норадреналін, дофамін, тироїдні гормони (трийодтиронін,
тироксин) — усі вони є похідними амінокислоти тирозин. Серотонін —
похідний триптофану, гістамін — похідний гістидину. Тільки тиреоїдні
гормони здатні проходити через клітинні бар’єри, всі інші похідні
амінокислот не можуть проходити через плазматичну мембрану в середину
клітини.

В цілому, знання хімічної природи гормону дозволяє деякою мірою
зрозуміти окремі етапи складного процесу, що виникає при впливі гормону
на орган-мішень.

СИНТЕЗ І ТРАНСПОРТ ГОРМОНІВ

1. Білкові гормони (білково-пептидні гормони) утворяться шляхом
процессингу білкових попередників (прогормонів) або навіть
препрогормонів. Як правило, синтез здійснюється в рибосомах жорсткго
ретикулума ендокринної клітини. Принцип синтезу такий — у внутрішньому
просторі ретикулума на рибосомах синтезується препрогормон. Потім від
нього відщеплюються 20—25 амінокислотних залишків і в такому виді
прогормон відшнуровується від ретикулума у вигляді везикул або гранул і
попадає в апарат Гольджі. В цьому апараті вміст гранул (везикул)
вивільняється, відбувається відщеплення від прогормона зайвих
амінокислотних фрагментів і в такий спосіб утворюється гормон. Цей
синтезований гормон оточується мембранами і виноситься у вигляді
везикули до плазматичної мембрани. Під час транспорту везикули в ній
відбувається дозрівання гормону, наприклад, ацетилювання його кінця.
Після злиття везикули з плазматичною мембраною відбувається розрив
везикули і виливання гормону в навколишнє середовище — відбувається
явище екзоцитоза.

От приклад синтезу інсуліну: в результаті рибосомального синтезу на
мембранах жорсткого ретикулума утвориться пропроінсулін — 109
амінокислотних залишків; тут же, у ретикулумі, від нього відщеплюється
гідрофобний фрагмент, що складається з 23 амінокислотних залишків, і
залишається проінсулін. Везикула з проінсуліном переноситься в апарат
Гольджі, де мембранна протеїнази вищеплює з молекули проінсуліна (1-86)
фрагмент 31-65. В результаті утвориться інсулін — два ланцюги А і В,
з’єднані між собою двома S-S містками. Тут же в апараті Гольджі
заготовлена заздалегідь везикула захоплює інсулін, а також іони цинку.
Після приєднання везикули до плазматичної мембрани її вміст — інсулін —
викидається в міжклітинний простір. Синтез молекули відбувається за 1—2
хвилини, транспорт проінсуліна від ретикулума до апарата Гольджі займає
10—20 хвилин, а «дозрівання» везикул, що несуть інсулін від апарата
Гольджі до плазматичних мембран, відбувається за 1—2 години.

В цілому від початку синтезу білкових гормонів до моменту їх появи в
місцях секреції проходить 1—3 години. Саме «вузьке» місце — це процес
секреції — процес від ендоплазматичного ретикулума до плазматичної
мембрани. Тому в основному регуляція рівня гормонів у крові здійснюється
на етапах секреції, а не на етапах синтезу.

Деякі гормони утворюються з загального попередника, наприклад, АКТГ,
МСГ, ліпотропіни, ендорфіни, енкефаліни утворюються з загального
попередника — пропіомеланокортіна. Тому індукція або репресія синтезу
цього попередника позначається одночасно на кожному з перерахованих
гормонів.

Білкові гормони в силу їх гідрофільності добре розчинні в крові і тому
не вимагають спеціальних переносників. Їх руйнування в крові і тканинах
здійснюється за участю специфічних протеїназ, що містяться в
клітинах-мішенях, а також протеїназ крові, печінки, нирок. Наприклад,
окситоцин руйнується окситоциназою. Напівперіод життя їх у крові складає
10—20 хвилин і менше.

2. Синтез стероїдних гормонів. Він здійснюється в клітинах, починаючи з
підготовки холестерину, основного джерела всіх стероїдів. В
клітках-продуцентах стероїдів є холестерин, що частково надходить із
плазми. Звичайно холестерин зв’язаний з жирними кислотами. Тому перший
етап синтезу — це відщеплення жирних кислот, воно відбувається під
впливом ферменту холестеринестерази. Вільний холестерин надходить у
мітохондрії і тут він перетворюється в прегненолон. В його утворенні
беруть участь цитохром Р450, десмолаза й інші ферменти. Потім утворений
прегненолон надходить з мітохондрій в ендоплазматичний ретикулум і
мікросоми. Тут спочатку утворюється прогестерон, з якого за допомогою
різних ферментів утворюються всі стероїдні гормони. Один шлях — це
перетворення прогестерона в кортикостерон і альдостерон. Другий шлях —
перетворення прогестерона в кортизол, з якого утворюються андрогени
(тестостерон), що в свою чергу перетворюються в естрогени. Суть усіх
перетворень, починаючи від процесу перетворення холестерину в
прегненолон у мітохондріях і наступних реакцій у мікросомах, полягає в
гідроксилюванні молекул стероїдів. Ці процеси здійснюються спеціальними
ферментами — гідроксилазами і оксидазами. Набір цих ферментів і визначає
ті стероїдні гормони, що синтезуються в конкретній ендокринній клітині
(глюкокортикоїди, мінералокортикоїди, статеві гормони, прогестини).
Інтенсивність синтезу стероїдних гормонів контролюється АКТГ і ЛГ, що за
рахунок зміни рівня цАМФ і (як наслідок цього) підвищення активності
протеїнкіназ активують ферменти, що беруть участь у стероїдогенезі,
підсилюючи швидкість утворення відповідних гормонів.

Період напіврозпаду в крові для стероїдів приблизно дорівнює 0,5—1,5
години. Транспорт здійснюється транскортином (для кортикостероїдів),
тестостерон-эстроген-зв’язуючим глобуліном.

3. Синтез катехоламінів. Він здійснюється за рахунок послідовного
перетворення амінокислоти тирозину в ДОФА (діоксифенілаланін), дофамін,
норадреналін, адреналін. Перетворення тирозину в ДОФА відбувається в
цитоплазмі хромаффінної клітини під впливом ферменту
тирозингідроксилази. Це найбільш повільна стадія в біосинтезі
катехоламінів. Інсулін, глюкокортикоїди, ацетилхолін підвищують
активність цього ферменту і прискорюють процес утворення катехоламінів.
ДОФА в цитоплазмі перетворюється в дофамін. Дофамін проникає в
спеціально утворені гранули (везикули), в яких при наявності ферменту
дофамін-бета-оксидази і кофакторів перетворюється в норадреналін. З цих
везикул норадреналін може викидатися в синаптичну щілиніу (якщо мова йде
про синапс) або в цитоплазму. У цитоплазмі за допомогою ферменту
метилази утворюється адреналін, що надходить у спеціальні гранули
(везикули) і за допомогою цих гранул секретується клітиною в
позаклітинний простір. Вважається, що напівперіод життя катехоламінів в
крові людини 1—3 хвилини. Катехоламіни в крові зв’язуються білками і
лише 5—10% їх знаходиться у вільному стані. Завдяки цьому білки
виконують функцію буфера, підтримуючи на постійному рівні концентрацію
гормону в крові.

РЕЦЕПТОРИ ГОРМОНІВ

Гормональні рецептори — а число ідентифікованих рецепторів у даний час
досягло 60, у 50% випадків локалізуються на мембранах клітини-мішені, а
в інших випадках — в середині клітини. Гормони, що не здатні проникати
через плазматичну мембрану, повинні мати рецептори на поверхні клітини.
Плазматичні рецептори мають білкові гормони — ТТГ, ФСГ, ЛГ, хоріонічний
гормон, СТГ, пролактин, хоріонічний соматотропін (плацентарний
лактоген), інсулін, інсулінопідобний фактор росту I і II, соматомедин,
релаксин, гастрин, холецистокінін, глюкагон, ВІП, АКТГ, альфа-МСГ,
енкефаліии, ендорфіни, бета-ліпотропін, окситоцин, вазопресин (АДГ),
епідермальний фактор росту, паратирин (паратгормон), кальцитонін,
тироліберин, гонадо-ліберин, соматостатін, соматоліберин. На поверхні
клітини є рецептори для сприйняття катехоламінів (альфа- і
бета-адренорецептори), простагландинів (поки ідентифіковано лише 6 видів
рецепторів), серотоніна, нейротензина, речовини Р, гістаміна.

Внутрішньоклітинні рецептори служать для сприйняття стероїдних гормонів
— глюкокортикоїдів, мінералокортикоїдів, естрогенів, андрогенів,
прогестинів, а також тиреоїдних гормону-тироксину і трийодтироніна.

До багатьох гормонів рецептори ще не виявлені.

Всі гормональні рецептори являють собою специфічні структури клітини,
зв’язок з якою — обов’язкова умова для прояву ефектів гормонів.
Рецептори мають високу вибірковість до гормонів, але в той же час вони
можуть зв’язувати структурні аналоги гормонів. Тому в літературі
прийняте таке поняття: речовини, що імітують дію гормону — це агоністи,
або міметики, а речовини, що зв’язуються з рецепторами, але при цьому не
викликають біологічного ефекту або перешкоджають зв’язуванню гормону —
антагоністи, або літики.

В одній і тій же клітині і навіть на одній і тій же мембрані клітини
можуть розташовуватися десятки різних типів рецепторів. Рецептори
являють собою білкові структури. Їх синтез відбувається в
ендоплазматичному ретикулумі (у рибосомах). Після утворення вони
проходять «дозрівання» в апараті Гольджі, відкіля транслокуются в
плазматичні мембрани або в цитозоль. Кількість рецепторів того самого
типу, наприклад, адренорецепторів, на поверхні клітини варіює. Існують
кілька видів регуляції концентрації рецепторів. Один з них — це
регуляція за рахунок зміни синтезу рецепторів. Наприклад, при вагітності
в жінок у міометрії істотно міняється концентрація окситоцинових,
серотонінових рецепторів, холіно- і адренорецепторів. Так, згідно з
нашими даними, при вагітності міометрій жінок позбавляється
М-холіно-рецепторів, але в той же час у ньому зростає концентрація
окситоцинових, серотонінових і гістамінових рецепторів, підвищується
концентрація бета-адренорецепторів і знижується рівень
альфа-адренорецепторів. Усі ці зміни, імовірніше всього, відбуваються
під впливом естрогенів і прогестерона.

Концентрація рецепторів на поверхні клітини залежить також від рівня
гормонів. Наприклад, коли в крові вміст гормону зростає, то число
рецепторів для цього гормону на поверхневій мембрані знижується. Цим
самим як би відбувається зниження чутливості клітини до гормону, що
знаходиться в крові в надлишковому стані. І навпаки, якщо рівень гормону
в крові знижується, то концентрація рецепторів для цього гормону
зростає, підвищується чутливість клітини до даного гормону. Цей принцип
регуляції числа гормональних рецепторів всередині і на поверхні
клітини-мішені одержав назву «даун-регуляції».

Для взаємодії гормону з рецептором важливою є його спорідненість до
цього рецептора. Ця величина теж може модулюватися. Наприклад, при
окисленні середовища з рН 7,4 до 7,0 зв’язування інсуліну з інсуліновими
рецепторами знижується на 50%. Встановлено, що «порожні» рецептори мають
високу спорідненість до гормону, коли ж вони «окуповані», то їх
спорідненість до гормону знижується.

Спорідненість до гормону, або кількість функціонально активних
рецепторів, може регулюватися (в умовах патології) за рахунок появи
аутоантитіл до специфічних рецепторів. Наприклад, при деяких формах
цукрового діабету незважаючи на досить високий рівень інсуліну в крові
має місце функціональна недостатність інсулярного апарата — частина
інсулінових рецепторів окупована антитілами.

МЕХАНІЗМ ДІЇ ГОРМОНІВ

Взаємодія гормону з рецептором — це обов’язковий початковий етап, що
запускає цілий каскад реакцій, в результаті якого гормон здійснює свій
фізіологічний ефект: наприклад, підвищення синтезу специфічних
білків-рецепторів, підвищення синтезу гормону, скорочення гладком’язевих
клітин і т.п. Розглянемо більш конкретно ці каскади.

1. Механізм дії стероїдних гормонів.

Стероїдні гормони легко проникають в середину клітини через поверхневу
плазматичну мембрану в силу своєї ліпофільності і взаємодіють у цитозолі
зі специфічними рецепторами. У цитозолі утворюється комплекс «гормон—
рецептор», що рухається в ядро. У ядрі комплекс розпадається і гормон
взаємодіє з ядерним хроматином. В результаті цього відбувається
взаємодія з ДНК, а потім — індукція матричної РНК. В ряді випадків
стероїди, наприклад, стимулюють в одній клітині утворення 100—150 тис.
молекул м-РНК, в яких закодована структура лише 1—3 білків. Отже, перший
етап дії стероїдних гормонів — активація процесу транскрипції. Одночасно
відбувається активація РНК-полімерази, що здійснює синтез рибосомальної
РНК (р-РНК). За рахунок цього утвориться додаткова кількість рибосом, що
зв’язуються з мембранами ендоплазматичного ретикулума й утворюють
полісоми. Внаслідок усього комплексу подій (транскрипції і трансляції)
через 2—3 години після впливу стероїду спостерігається посилений синтез
індукованих білків. В одній клітині стероїд впливає на синтез не більш
5—7 білків. Відомо також, що в одній і тій же клітині стероїд може
викликати індукцію синтезу одного білка і репресію синтезу іншого білка.
Це відбувається внаслідок того, що рецептори даного стероїду
неоднорідні.

2. Механізм дії тиреоїдних гормонів.

Рецептори знаходяться в цитоплазмі та у ядрі. Тиреоїдні гормони (а
точніше — трийодтиронін, тому що тироксин повинний віддати один атом
йоду і перетворитися в трийодтиронін, перш ніж здійснити свій ефект)
зв’язуються з ядерним хроматином і індукують синтез 10—12 білків — це
відбувається за рахунок активації механізму транскрипції. Тиреоїдні
гормони активують синтез багатьох білків-ферментів, регуляторних
білків-рецепторів. Тиреоїдні гормони індукують синтез ферментів, що
беруть участь у метаболізмі, і активують процеси енергоутворення.
Одночасно тиреоїдні гормони підвищують транспорт амінокислот і глюкози
через мембрани клітин, підсилюють доставку амінокислот у рибосоми для
нестатків синтезу білка.

3. Механізм дії білкових гормонів, катехоламінів, серотоніна, гістаміна.

Ці гормони взаємодіють з рецепторами, розташованими на поверхні клітини,
а кінцевий ефект дії цих гормонів може бути — скорочення, посилення
ферментних процесів, наприклад, глікогеноліза, підвищення синтезу білка,
підвищення секреції і т.д. У всіх цих випадках лежить процес
фосфорилювания білків-регуляторів, перенос фосфатних груп від АТФ до
гідроксильних груп серина, треоніна, тирозина, білка. Цей процес в
середині клітини здійснюється за участю ферментів-протеїнкіназ.
Протеїнкінази — це АТФ-фосфотрансферази. Їх багато різновидів, для
кожного білка — своя протеїнкіназа. Наприклад, для фосфорилази, що бере
участь у розщепленні глікогену, протеїнкіназа називається «кіназа
фосфорилази».

В клітині протеїнкінази знаходяться в неактивному стані. Активація
протеїнкіназ здійснюється за рахунок гормонів, що діють на поверхово
розташовані рецептори. При цьому сигнал від рецептора (після взаємодії
гормону з цим рецептором) до протеїнкінази передається за участю
специфічного посередника, чи вторинного мессенджера. В даний час
з’ясовано, що таким мессенджером можуть бути: а) ц-АМФ, б) іони Са, в)
диацилгліцерин, г) якісь інші фактори (вторинні посередники невідомої
природи). Таким чином, протеїнкінази можуть бути ц-АМФ-залежні,
Са-залежні, диацилгліцерин-залежні.

Відомо, що в ролі вторинного посередника ц-АМФ виступає при дії таких
гормонів як АКТГ, ТТГ, ФСГ, ЛГ, хоріонічний гонадотропін, МСГ, АДГ,
катехоламіни (бета-адренорецепторний ефект), глюкагон, паратирин
(паратгормон), кальцитонін, секретин, гонадотропін, тироліберин,
ліпотропін.

Група гормонів, для яких мессенджером є кальцій: окситоцин, вазопресин,
гастрин, холецистокінін, ангіотензин, катехоламіни (альфа-ефект).

Для деяких гормонів поки не ідентифіковані посередники: наприклад, СТГ,
пролактин, хоріонічний соматомамматропін (плацентарний лактоген),
соматостатин, інсулін, інсуліноподібні фактори росту і т.п.

Розглянемо роботу ц-АМФ як мессенджера: ц-АМФ (циклічний
аденозинмонофосфат) утворюється в клітині під впливом ферменту
аденілатциклази з молекул АТФ, АТФ – ц-АМФ. Рівень ц-АМФ у клітині
залежить від активності аденілатциклази і від активності ферменту, що
руйнує ц-АМФ (фосфодиестерази). Гормони, що діють за рахунок ц-АМФ, як
правило, викликають зміну активності аденілатциклази. Цей фермент має
регуляторну і каталітичну субодиниці. Регуляторна субодиниця тим чи
іншим способом зв’язана з гормональним рецептором, наприклад, за рахунок
G-білка. При впливі гормону відбувається активація регуляторної
субодиниці (в «спокої» ця субодиниця зв’язана з гуанізіндифосфатом, а
під впливом гормону вона зв’язується з гуанізінтрифосфатом і тому
активується). В результаті підвищується активність каталітичної
субодиниці, що розташована на внутрішній стороні плазматичної мембрани,
і тому підвищується вміст ц-АМФ. Це, в свою чергу, викликає активацію
протеїнкінази (точніше, ц-АМФ-залежної протеїнкінази), що надалі
викликає фосфорилювання, яке призводить до кінцевого фізіологічного
ефекту, наприклад, під впливом АКТГ клітини наднирників продукують у
великих кількостях глюкокортикоїди, а під впливом адреналіну в ГМК, що
містять бета-адренорецептори, відбувається активація кальцієвого насоса
і розслаблення ГМК.

Отже: гормон + рецептор – активація аденілатциклази – активація
протеїнкінази – фосфорилювання білка (наприклад, АТФ-ази).

Мессенджер — іони кальцію. Під впливом гормонів (наприклад, окситоцина,
АДГ, гастрина) відбувається зміна вмісту в клітині іонів кальцію. Це
може відбуватися за рахунок підвищення проникності мембрани клітини для
іонів або кальцію за рахунок звільнення вільних іонів кальцію з
внутрішньоклітинних депо. Надалі кальцій може викликати ряд процесів,
наприклад, підвищення проникності мембрани для іонів кальцію, натрію,
може взаємодіяти з мікротубулярноворсинчатою системою клітини і,
нарешті, може викликати активацію протеїнкіназ, залежних від іонів
кальцію. Процес активації протеїнкіназ зв’язаний насамперед із
взаємодією іонів кальцію з регуляторним білком клітини — кальмодуліном.
Це високочутливий до кальцію білок (на зразок тропоніна С в м’язах), що
містить 148 амінокислот, має 4 місця зв’язування кальцію. Усі ядерні
клітини мають у своєму складі цей універсальний кальційєднальний білок.
В умовах «спокою» кальмодулін знаходиться в неактивному стані і тому не
здатний здійснювати свій регулюючий вплив на ферменти, в тому числі на
протеїнкінази. В присутності кальцію відбувається активація
кальмодуліна, в результаті чого активуються протеїнкінази, а надалі
відбувається фосфорилювання білків. Наприклад, при взаємодії адреналіну
з адренорецепторами (бета-Ар) у клітках печінки відбувається активація
глікогенолізу (розщеплення глікогену до глюкози). Цей процес починається
під впливом фосфорилазы А, що у клітині знаходиться в неактивному стані.
Цикл подій тут такий: адреналін + бета-АР – підвищення
внутрішньоклітинної концентрації кальцію – активація кальмодуліна –
активація кінази фосфорилази (активація протеїнкінази) – активація
фосфорилази В, перетворення її в активну форму — фосфорилазу А – початок
глікогеноліза.

У випадку, коли має місце інший процес, послідовність подій така: гормон
+ рецептор – підвищення рівня кальцію в клітині – активація кальмодуліна
– активація протеїнкінази – фосфорилювання білка-регулятора –
фізіологічний акт.

Мессенджер—діацилгліцерин. У мембранах клітини є фосфоліпіди, зокрема
фосфатидилінозитол — 4,5-біфосфат. При взаємодії гормону з рецептором
цей фосфоліпід розривається на два осколки: диацилгліцерин і
інозитолтрифосфат. Ці осколки є мессенджерами. Зокрема, диацилгліцерин
надалі активує протеїнкіназу, що призводить до фосфорилювання білків
клітини і відповідного фізіологічного ефекта.

Інші мессенджери. Останнім часом ряд дослідників думає, що в ролі
мессен-джерів можуть виступати простагландини і їхні похідні.
Передбачається, що каскад реакцій такий: рецептор + гормон – активація
фосфоліпази А2 – руйнування фосфоліпідів мембрани з утворенням
арахідонової кислоти – утворення простагландинів типу ПГЕ, ПГФ,
тромбоксанів, простациклінів, лейкотрієнів -фізіологічний ефект.

РЕГУЛЯЦІЯ СЕКРЕЦІЇ ГОРМОНІВ

Існують різні способи ендогенної регуляції секреції гормонів.

1. Гормональна регуляція. У гіпоталамусі виробляються 6 ліберинів і 3
статина (кортиколіберин, тироліберин, гонадоліберин, меланоліберин,
пролактоліберин, соматоліберин, соматостатин, меланостатин,
пролактостатин), що через портальну систему гіпофіза з гіпоталамусом
попадають в аденогіпофіз і підсилюють (ліберини) або гальмують (статини)
продукцію відповідних гормонів. Гормони аденогіпофіза — АКТГ, ЛГ, СТГ,
ТТГ — у свою чергу викликають зміни продукції гормонів. Наприклад, ТТГ
підвищує продукцію тиреоїдних гормонів. В епіфізі виробляється
мелатонін, що модулює функцію наднирників, щитовидної залози, статевих
залоз.

2. Регуляція продукції гормону по типу зворотного негативного зв’язку.
Продукція тиреоїдних гормонів щитовидної залози регулюється
тироліберином гіпоталамуса, що впливає на аденогіпофіз, продукуючий ТТГ,
що підвищує продукцію тиреоїдних гормонів. Вийшовши в кров, Т3 і Т4
впливають на гіпоталамус і аденогіпофіз і гальмують (якщо рівень
тиреоїдних гормонів високий) продукцію тироліберина і ТТГ.

Існує і варіант позитивного зворотного зв’язку: наприклад, підвищення
продукції естрогенів викликає ріст продукції ЛГ у гіпофізі. В цілому
принцип зворотного зв’язку одержав назву принцип «плюс-мінус-взаємодія»
(по М. М. Завадскому).

3. Регуляція за участю структур ЦНС. Симпатична і парасимпатична нервові
системи викликають зміни в продукції гормонів. Наприклад, при активації
симпатичної нервової системи підвищується продукція адреналіну в
мозковому шарі наднирників. Структури гіпоталамуса (і усе, що впливає на
них) викликають зміну в продукції гормонів. Наприклад, активність
супрахіазматичного ядра гіпоталамуса разом з активністю епіфіза
забезпечують існування біологічних годин, в тому числі — для
гормональної секреції. Наприклад, відомо, що продукція АКТГ максимальна
в період з 6 до 8 год. і мінімальна у вечірні години — з 19 до 2—3
годин. Емоційні, психічні впливи через структури лімбічної системи,
через гіпоталамічні утворення здатні істотно впливати на діяльність
клітин, продукуючих гормони.

ЛІТЕРАТУРА:

“Нормальна фізіологія “,- ( під ред.
В.І.Філімонова),-Київ,-“Здоров?я”,-1994,-с.188-230.

“Основы физиологии человека» (под
ред.Б.И.Ткаченко),-Санкт-Петербург,-1994,-с.169-200.

«Физиология человека»,- (под
ред.Н.А.Агаджаняна),-Санкт-Петербург,-1988,-с.123-131.

«Нормальная физиология»,-(под ред.К.В.Судакова ),-МНА
Москва,-1999,-с.96-534.

«Физиология человека» ,-(под ред.Г.Тевса и
Р.Шмидта),-«Мир»,-т.4,-с.221-265.

Лекція на тему:

“ФІЗІОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНО-АКТИВНИХ РЕЧОВИН

(ОКРЕМА ЕНДОКРИНОЛОГІЯ)”

План:

Ренін-ангіотензинова система.

Калікреїн-кінінова система.

Біогенні аміни.

Мелатонін.

Простогландини.

Натрійуретичний гормон.

Еритропоетини.

Шлунково-кишкові гормони.

Нові гормони і біологічно активні речовини.

Ангіотензин-II є одним з могутніх (деякі стверджують – самий могутній)
судинозвужуючих засобів — активуючи ГМК судин, він викликає
вазоконстрікцію і підвищення системного артеріального тиску. Одночасно
ангіотензин-II активує вироблення альдостерону корою наднирників і тим
самим сприяє затримці іонів натрію в організмі, тому що за рахунок
посилення синтезу натрій-калієвої АТФ-ази в епітелії ниркових канальців
альдостерон збільшує реабсорбцію натрію, Відомо, що ангіотензин підвищує
продукцію вазопресину (антидіуретичного гормону), сприяючи збереженню
води в організмі, так як АДГ впливає на процеси реабсорбції води в
нирці. Тимчасово ангіотензин-ІІ, викликаючи відчуття спраги, приводить
до мотиваційноі поведінки, спрямованої на прийняття рідини із-зовні. Все
це в цілому свідчить про те, що ангіотензин-II являє собою важливий
фактор, що дозволяє організму зберігати гомеостаз в умовах втрати
рідини, натрію, зниження артеріального тиску, що, наприклад, буває при
крововтраті.

Ангіотензин-П утворюється з ангіотензина-1, що утворюється з
ангіотензиногена. Ангіотензиноген являє собою білок, синтезований
печінкою; він відноситься до альфа-2-глобулінів. Перехід його в
ангіотензин-1 відбувається в плазмі під впливом фермента реніну. В
результаті відщеплення амінокислотного ланцюга утворюється декапептид
(10 амінокислотних залишків) – ангіотензин-1. Потім у плазмі проходить
ще відщеплення 2-х амінокислотних залишків і виникає 8-членний пептид
ангіотензин-II, що володіє перерахованими вище властивостями. Утворення
ангіотензина-II з ангіотензина-1 проходить під впливом присутнього в
плазмі ферменту карбоксидипептидилпептидази, або, як часто його
називають, конвертуючий ензим. Важливо підкреслити, що цей фермент
міститься у великих кількостях в плазматичній мембрані ендотелію
кровоносних судин, і особливо велика його активністъ у легенях.

Ренін виробляється в нирках – в юкстагломерулярних клітинах, що оточують
приносну артеріолу ниркового клубочка. Ці клітини, поряд із здатністю
продукувати ренін, мають властивості рецепторів розтягу. Це має
принципове значення для процесу регуляції виділення реніну і утворення
ангіотензина-II: при зниженні артеріального тиску в приносній артеріолі
продукція реніну зростає, що в кінцевому результаті призводить до
зростання тиску за рахунок вазоконстрікторного ефекту ангіотензина-II.
Крім того, юкстагломерулярні клітини мають симпатичну інервацію. При
збудженні симпатичного відділу ЦНС відбувається активація цих клітин
через бета-адренорецептори, в результаті чого продукція реніну зростає.
Таким чином, падіння артеріального тиску, створення в організмі
екстреної ситуації – все це приводить до підвищення концентрації реніну
в крові і, як наслідок цього, — до росту рівня ангіотензина-II. Слід
зазначити, що рівень натрію в крові, який рецептується щільною плямою,
теж впливає на продукцію реніну: коли натрію стає мало, продукція реніну
зростає.

При деяких видах патології, коли відбувається звуження ниркової артерії,
наприклад, при пухлинному процесі, нирки через низький артеріальний тиск
безупинно продукують ренін, що приводить до стійкої гіпертонії.

Недавно виявили наявність ангіотензина-III — це 7-членний пептид, що
утворюється з ангіотензина-II за рахунок відщеплення аргініну. Думають,
що ангіотензин-III володіє підвищеною спорідненістю до рецепторів кори
наднирників.

В цілому ренін-ангіотензинова система має важливе значення в процесах
регуляції гомеостазу.

КАЛЛІКРЕЇН-КІНІНОВА СИСТЕМА

В плазмі крові є альфа-2-глобуліни, синтезовані печінкою, що дають ще
один гуморальний фактор регуляції— кініни. Кініни являють собою пептиди,
серед яких особливе значення має брадикінін і лізилбрадикінін
(каллідін). Брадикінін являє собою 9-членний амінокислотний пептид, а
лізилбрадикінін — 10-членний. Брадикінін розслаблює гладкі м’язи судин і
тому відноситься до досить сильних вазоділятаторів. Він один з найдужчих
судинорозширюючих засобів в організмі. Брадикінін підвищує проникність
капілярів і сприяє виходу рідини з кровоносної судини (викликає набряк).
З цього погляду брадикінін разом з гістаміном і простагландинами
відносять до медіаторів запалення. В нормальних умовах брадикінін у
великих кількостях утворюється в потових і слинних залозах при їхньому
функціонуванні — це сприяє розширенню кровоносних судин, посиленому
виходу з них рідини, необхідної для потоутворення і слиноутворення.
Відома здатність брадикініна навіть у дуже низьких концентраціях
(наприклад — 10-12 г/мл) викликати активацію скорочень матки пацюка. На
цьому факті заснований біологічний метод визначення в крові брадикініна.

Послідовність утворення брадикініна така: в тканинах під впливом
ферменту каллікреїна (кініногенази) відбувається відщеплення від
альфа-2-глобуліну плазми 10-членного пептиду лізилбрадикініна
(каллідіна), а в плазмі з цього з’єднання під впливом плазматичного
каллікреїна утвориться брадикінін (за рахунок відщеплення амінокислоти
аргініну). Під впливом кінінази брадикінін піддається інактивації.

У плазмі та у тканинах каллікреїн (це специфічна пептидгідролаза)
знаходиться в неактивному стані — прекаллікреїн. Для того, щоб він став
активним, вимагаються активатори. Одним з них є плазмін — основний
фактор фібринолітичної системи (див. Кров).

ГІСТАМІН

Гістамін утворюється з амінокислоти гістидин під впливом ферменту
гістидин-декарбоксилази. Цей фермент у великих кількостях міститься в
тучних клітинах, тому тут і концентрується гістамин. З огляду на
поширеність тучних клітин (сполучна тканина багатьох органів) — легко
уявити собі вміст гістаміна в організмі людини.

Гістамін зберігається в тучних клітинах у спеціальних гранулах. З
тучних клітин гістамін може попадати в кров. Це відбувається досить
легко при ударах, опіках, електричних подразненях, при дії багатьох
екзогенних речовин, в тому числі при алергічних реакціях
(гіперчутливість негайного типу).

Фізіологічні ефекти гістаміна такі;

1) розширює артеріоли і капіляри, в тому числі шкіри, в результаті чого
відбувається падіння артеріального тиску;

2) підвищує проникність капілярів, що призводить до виходу рідини з
капілярів і це теж викликає зниження артеріального тиску як наслідок
падіння об’єму циркулюючої рідини;

3) гістамін є могутнім стимулюючим фактором секреції слини і шлункового
соку, остання властивість використовується в клінічній діагностиці при
дослідженні функціонального стану залоз шлунка;

4) гістамін бере участь в алергічних реакціях (гіперчутливість
негайного типу), підсилює спазм ГМК бронхів. При розмноженні і
гіперфункції тучних клітин (мастоцитоз, пухлинний процес) виникає
синдром мастоцитоза, що виявляється в різкому підвищенні секреції
соляної кислоти залозами шлунка через значний ріст концентрації
гістаміна в організмі.

Руйнування гістаміна відбувається за рахунок ферменту гістамінази
(диаміноксипептидази) і за рахунок метилювания за участю
моноаміноксидази.

Гістамін для здійснення свого ефекту повинний взаємодіяти з
гістаміновими рецепторами. Їх поділяють на Н1 і Н2. Існують специфічні
блокатори цих рецепторів. Н1-блокатори: дімедрол, фенкарол, діпразін,
діазолін, супрастін. Н2-блокатори — циметідін. В ГМК судин, в капілярах
містяться Н1 — і в меншій кількості Н2-рецептори, а в залозах шлунка —
переважно Н2-рецептори. Тому блокатори Н1-гістамінових рецепторів в
основному зменшують такі ефекти гістаміна як підвищення тонусу гладкої
мускулатури бронхів, кишечника, матки, зниження артеріального тиску,
збільшення проникності капілярів з розвитком набряку, гіперемії і
сверблячки при інтрадермальному введенні гістаміна, і, як правило, ці
блокатори не впливають на стимуляцію гістаміном секреції залоз шлунка.

Гістамін впливає на гладкі м’язи матки вагітних і жінок, що родять, (а
також самок кроликів, але не пацюка) і це, можливо, лежить в основі
абортів (мимовільних викиднів), що виникають при імунологічній
несумісності матері і плоду.

СЕРОТОНІН (5-ГІДРОКСИТРИПТАМІН)

Утворюється з амінокислоти триптофан (триптофан – 5-окситриптофан –
серотонін або 5-гідрокситриптамін). Серотонін синтезується в
ентерохромафінних клітинах шлунково-кишкового тракту (ЄС-клітини), а
також в клітинах бронхів, у мозку, особливо його багато в гіпоталамусі.
Багато серотоніна в тромбоцитах і гладких клітинах, але особливо багато
синтезується серотоніна, як показано недавно, в апендиксі (до 75—80%) і
в епіфізі. Виробляється також у печінці, нирках, наднирниках, тимусі,
ендотелії судин, сітківці. Серотонін цікавий сам по собі і як попередник
мелатоніна.

Фізіологічні ефекти серотоніна такі:

1) має судинозвужувальну дію в місці розпаду тромбоцитів, що має важливе
значення при гемостазі;

2) стимулює скорочення гладеньких м’язів бронхів, шлунково-кишкового
тракту;

3) є активатором міометрія вагітних і жінок, що родять, подібно
окситоцину, що знайшло застосування в акушерстві: при слабості родової
діяльності його вводять з метою додаткової активації матки;

4) відіграє важливу роль в діяльності ЦНС як серотонінергічна система, в
тому числі в механізмах активації, сну, поведінки, емоцій;

5) можливо, є радіопротектором (захищає від іонізуючої радіації).

При пухлинах у бронхах, кишках (пухлина з аргентафінних клітин)
розвивається синдром злоякісного карциноїда — за рахунок різкого
підвищення рівня серотоніна виникає скорочення гладеньких м’язів судин,
бронхів, шлунково-кишкового тракту.

МЕЛАТОНІН

Цей гормон утворюється в усіх клітинах, де синтезується серотонін, тому
що серотонін є попередником мелатоніна. Насамперед — це епіфіз,
апендикс, печінка, нирки, наднирники, панкреас, тимус, симпатичні
ганглії, ендотелій судин, сітківка очей.

Мелатонін відіграє важливу роль в процесах життєдіяльності організму:

1) разом із серотоніном є ендогенним радіопротектором;

2) забезпечує сприйняття кольорів сітківкою очей (при зниженні синтезу
мелатоніна);

3) забезпечує добовий ритм (біоритми) — це здійснюється разом із
супрахіазматичним ядром гіпоталамуса;

4) можливо, забезпечує сонливість, млявість, депресивний стан у вечірній
час, коли підвищується інтенсивність його утворення із серотоніна;

5) ймовірно, забезпечує розвиток парадоксальної фази сну: закапування в
ніс добровольцям декількох крапель 0,85% мелатоніна викликає глибокий
сон тривалістю 70— 100 хвилин у 70% випробуваних;

6) не виключено, що в мелатоніна є здатність гальмувати розвиток
пухлинного процесу.

Таким чином, інтерес до мелатоніна в даний час істотно зріс, і крім
традиційного уявлення про нього як про антагоніста меланоцитстимулюючого
гормону (а мелатонін, дійсно, здатний забезпечити просвітління шкіри)
виникло безліч гіпотез, що вимагають додаткових спостережень і
експериментів.

ПРОСТАГЛАНДИНИ

Простагландини були відкриті в 1949 р. у сім’янній рідині (Ейлер і ін.)
і тому одержали відповідну назву. В наступному простагландини були
виявлені в багатьох інших тканинах і органах людини і тварин. В даний
час відомо 16 простагландинів ендогенного походження. Усі простагландини
утворюються з попередника — арахідонової кислоти. Арахідонова кислота —
це ненасичена жирна кислота. Вона утворюється з фосфоліпідів мембран
клітин під впливом ферменту — фосфоліпази А2. Це ключова реакція в
утворенні простагландинів. Встановлено, що багато речовин, які
стимулюють синтез простагландинів, здійснюють насамперед стимулюючий
вплив на активність цього ферменту. Для того, щоб цей фермент був
активний, необхідні іони кальцію і ц-АМФ, що викликають фосфорилювання
ферменту і його активацію. До таких факторів, наприклад, відносяться
естрогени. Фосфоліпаза А2 знаходиться в лізосомах. Наприклад, лізосоми
оболонок плода багаті ферментом. Тому усі впливи, що призводять до
ушкодження лізосом, викликають вихід фосфоліпази А2 із лизосом і
підвищують можливість утворення арахідонової кислоти. Наприклад, подібне
явище відбувається при ушкодженні оболонок плоду при абортах за
допомогою гіпертонічного розчину (внутріамніотичне або заоболонкове
введення гіпертонічного розчину). У той же час існують речовини, що
блокують активність фосфоліпази А2. До них, наприклад, відносяться
стероїдні гормони — глюкокортикоїди, завдяки чому ці гормони блокують
процес запалення.

Надалі з арахідонової кислоти утворюються чотири групи простагландинів:

лейкотрієни, власне простагландини, тромбоксани і простацикліни.

Лейкотрієни утворюються під впливом ферменту ліпооксигенази. Розрізняють
лейкотріени А4, У4, З4, Д4, Е4 і інші. Їхня функція поки нез’ясована.
Очевидно, вони можуть впливати на гладеньку мускулатуру.

Інші три групи простагландинів утворюються з арахідонової кислоти під
впливом ферменту циклооксигенази, або простагландинсинтетази, що
перетворює арахідонову кислоту спочатку в простагландин G2, а його — у
простагландин Н2, що є ендопероксидами простагландинів. Надалі шляхи
синтезу розходяться: з ендопероксида ПГН2; під впливом
тромбоксансинтетази утворюються тромбоксани (ТХВ2), під впливом ферменту
простациклінсинтетази утворюються простацикліни (ПГІ2), а під впливом
ферменту простагландинсинтетази утворюються простагландини типу ПГЕ1,
ПГЕ2, ПГФ2-альфа, ПГД2. Простагландини — це ліпіди простаноїдної
кислоти, 20-вуглецева основа якої утворює циклопентановое кільце, по
будові якого розрізняють групи простагландинів — Е, Ф, А, В. Цифри за
буквою (Е1, Е2) означають число подвійних зв’язків у бічних ланцюгах, що
відходять від циклопентанового кільця.

Простагландинсинтетаза або циклооксигеназа, що викликає утворення ПГ,
простациклінів і тромбоксанів, може змінювати свою активність під
впливом ряду факторів. Зокрема, нестероїдні протизапальні речовини типу
аспірину, індометацина викликають блокаду активності цього ферменту і
тим самим сприяють зниженню синтезу простагландинів. Це лежить в основі
їхньої протизапальної дії.

Багато ще нез’ясовано стосовно фізіологічної ролі простагландинів.
Думають, що простацикліни, які головним чином синтезуються в ендотелії
судин, являють собою фактор, що перешкоджає агрегації й адгезії
тромбоцитів (утворенню тромбу). Вони підвищують коронарний кровотік, що,
імовірно, можна використовувати як засіб профілактики інфаркту міокарда.
Показано, що простацикліни можуть усувати порушення ритму серця,
підвищувати скоротливість серцевого м’яза. Недавно було встановлено, що
простацикліни забезпечують судинорозширювальний ефект нітрогліцерину по
відношенню до коронарних судин.

Тромбоксани переважно утворюються в тромбоцитах і сприяють агрегації й
адгезії тромбоцитів (тромбоутворенню). Разом із простациклінами вони
входять у систему регуляції тромбоцитарного гемостазу.

Найбільше докладно досліджені фізіологічні і фармакологічні ефекти
простагландинів групи Е1, Е2 і Ф2-альфа. Дані літератури в цьому
відношенні дуже суперечливі, і тому вважають, що питання про
фізіологічний ефект ПГ залишається відкритим. Стає загальноприйнятим
уявлення про те, що простагландини за рахунок зміни активності
аденілатциклази можуть імітувати дію багатьох гормонів. Вони сприяють
процесу запалення (в тому числі — підвищенню проникності капілярів),
алергічним реакціям, підвищують чутливість ноцицепторів до подразників
(больову чутливість), беруть участь у формуванні лихоманки — за рахунок
зміни «установки» у центрах терморегуляції, підсилюють натрійурез
(виділення іонів натрію із сечею), зменшують викид адреналіну з
наднирників, є компонентом стреслімітуючої системи — знижують
інтенсивність стрес-реакції за рахунок зменшення чутливості органів до
адреналіну і норадреналіну, викликають інгібування секреції шлункового
соку, впливають на тонус гладких м’язів судин і бронхів (однак у цьому
відношенні дані суперечливі) і впливають на тонус гладеньких м’язів
матки, гальмують продукцію прогестерона в жовтому тілі і беруть участь в
регуляції жіночого статевого циклу.

В клінічній практиці широке застосування одержало введення
простагландинів групи Е2 і F2-альфа вагітним жінкам з метою переривання
вагітності й індукції термінових пологів. Думають, що цей процес
зв’язаний із прямим активуючим впливом простагландинів на міометрій. У
відношенні тварин показано, що, дійсно, простагландини активують ГМК
матки й одночасно викликають гальмування синтезу прогестерона, що сприяє
індукції родової діяльності. У жінок ефекти простагландинів інші: 1)
вони не викликають гальмування продукції прогестерона і 2) не впливають
на скорочувальну активність міометрія. Висунуто припущення про те, що
простагландини викликають зменшення концентрації бета-адренорецепторів у
міометрії, чим знімають бета-адренорецепторний інгібуючий механізм, що в
нормі при вагітності сприяє виношуванню плоду. В результаті цього
відбувається активація міометрія — як за рахунок наявності спонтанної
активності, так і за рахунок дії стимуляторів (окситоцина, серотоніна,
гістаміна й інших). В зв’язку з цим багато дослідників вважають, що
причиною термінових пологів є процес підвищення (інтенсифікації)
продукції простагландинів у міометрії і в плодових оболонках, що
призводить у наступному до ланцюга подій, кінцевим результатом якого є
пологи. Передбачається, що сигнал до інтенсифікації простагландинового
синтезу виходить від плоду, у період, коли він досягає зрілості.

В даний час йде інтенсивне вивчення цієї гіпотези.

Усі простагландини, потрапляючи в кров, дуже швидко руйнуються, особливо
проходячи через легені. Час напівжиття складає 20—30 секунд.

НАТРІЙУРЕТИЧНИЙ ГОРМОН

У 1964 р. Джеміссон і Паладе знайшли в клітинах передсердя гранули,
функція яких була нез’ясована. У 1981 р. Де Болд відкрив, що вміст цих
гранул здійснює ряд фізіологічних ефектів, в тому числі підвищує
натрійурез, підвищує діурез і одночасно викликає зниження артеріального
тиску за рахунок вазоділятації. Цій речовині було в наступному дано
багато різних назв (аурикулін, натрійуретичний фактор і т.п.), але в
даний час найчастіше використовується термін «атріопептид», або
«натрійуретичний гормон (фактор)». Цей гормон виявлений у нирках, у
мозковому шарі наднирників, у гіпоталамусі, в плазмі крові. Таким чином,
крім передсердя, він синтезується в багатьох місцях. Він являє собою
пептид, що складається з 151—152 амінокислот. Його продукція зростає при
багатьох ситуаціях, в тому числі при перерозтяганні кров’ю передсердь,
при підвищенні артеріального тиску, при підвищеному вживанні солі.
Виявлено специфічні рецептори для цього гормону — вони є в кровоносних
судинах, у серці, в корі головного мозку, у клубочковій зоні
наднирників, нирках.

Вважається, що основний механізм атріопептиду зв’язаний з тим, що під
його впливом підсилюється клубочкова фільтрація в нирках і це сприяє
підвищеному видаленню натрію і води; під його впливом інгібується
секреція альдостерону наднирниками (знімається вплив альдостерону на
нирки), що також знижує процес зворотного всмоктування натрію (і води) в
нирках. Атріопептид викликає за рахунок впливу на ГМК судин зниження
артеріального тиску. Таким чином, атріопептид сприяє нормалізації
артеріального тиску і водно-сольового балансу в організмі.

В даний час синтезовані препарати атріопептиду, вони застосовуються в
клінічній практиці.

Дані про атріопептид підтверджують важливе положення про те, що тканини
(не будучи спеціалізованими як ендокринні) здатні виробляти біологічно
активні речовини, необхідні для регуляції діяльності цієї структури.

ЕРИТРОПОЕТИН

Цей гормон вперше був виявлений у 1906 р. Карнотом і Дефландром, і
назвали його гемопоетином. Виявлений він був завдяки простій методиці —
сироватку крові кролика, якому проводили кровопускання, водили
нормальному кролику, в результаті чого в нормального кролика
стимулювався еритропоез. У 1974 р. міжнародна комісія віднесла
еритропоетин у список пептидних гормонів.

Еритропоетин — це глікопротеїд. Він синтезується головним чином в нирках
і в меншому ступені в інших тканинах, в тому числі — у печінці. Його
продукція в нирках зростає переважно під впливом гіпоксії — в цьому
випадку концентрація еритропоетина в крові зростає в людини в порівнянні
з нормою в 1000 разів. Крім того, активують вироблення еритропоетина
солі кобальту, тестостерон, гормони щитовидної залози, глюкокортикоїди,
катехоламіни. Наприклад, показано, що при дії блокатора
бета-адренорецепторів (пропранолол, або обзідан) продукція еритропоетина
різко знижується, що вказує на важливу роль катехоламінів і симпатичної
системи в процесах регуляції еритропоетина. Існує думка, що вплив
гіпоксії на продукцію еритропоетина опосередковується через
бета-2-адренорецептори за рахунок виділення катехоламінів.

Механізм дії еритропоетина позв’язаний з тим, що цей гормон через
специфічні рецептори, розташовані на клітинах еритроїдного ряду сприяє
послідовній диференціації клітин в еритроцити. В цих клітинах
еритропоетин підсилює синтез РНК, в результаті чого підвищується
продукція гемоглобіну (це відбувається за рахунок експресії генів).
Посередником в цих процесах є аденілатциклаза, ц-АМФ, протеїнкіназа.
Отже, еритропоетин стимулює еритропоез. При пухлинах нирки, а також при
фіброміомах можливий підвищений вміст еритропоетина, що призводить до
поліцитемії.

ШЛУНКОВО-КИШКОВІ ГОРМОНИ

У шлунку, у дванадцятипалій кишці, в інших відділах кишечника містяться
клітини, віднесені до системи АПУД. У них виробляються різні гормони.
Які мають пряме відношення до регуляції секреції, моторики і процесів
всмоктування в шлунково-кишковому тракті. Ці ж гормони виробляються в
клітинах, розташованих у певних місцях ЦНС, де дані гормони виступають у
ролі медіаторів або модуляторів синаптичної передачі. Усі ці гормони
прийнято об’єднувати в систему ентеринових гормонів. По своїй природі —
вони пептиди. Наприклад, секретин містить 27 амінокислотних залишків,
гастрин — 17, панкреозимін — 33, ВІП — 28.

Основні гормони — гастрин, холецистокінін — панкреозимін, ентерогастрон,
соматостатин, віллікінін, мотилін, секретин, вазоактивний кишковий
(інтестінальний) пептид або ВІП, глюкагон, субстанція Р, бомбезин,
енкефалін, нейротензин. Вже один цей перелік показує, яку важливу роль
відіграє шлунково-кишковий тракт як місце продукції гормонів. Показано,
що якщо у тварини буде вилучена дванадцятипала кишка, то навіть при
збереженні процесу травлення тварина гине від нестачі гормонів.

Гастрин — а точніше, гастрини. Це група пептидів, що секретуються
клітинами переддверря шлунка, клітинами дванадцятипалої кишки і
Д-клітинами підшлункової залози. Розрізняють мінігастрин (13 залишків),
великий гастрин (34 амінокислотних залишку) і надвеликий гастрин (більше
34 амінокислотних залишків). Секреція гастрина зростає під впливом
розтягання шлунка, під впливом білків і пептидів їжі, алкоголю, а також
при активації вагуса. Гастрин стимулює секрецію соляної кислоти і
пепсиногенів, стимулює моторику шлунка, підвищує секрецію панкреатичного
соку і виділення інсуліну.

При патології панкреатичної залози (гастриноми — пухлинний ріст клітин Д
підшлункової залози) виникає підвищена продукція гастрина (синдром
Золлінгера-Еллісона), що виявляється в підвищенні секреції шлункового
соку і появі виразок шлунка і дванадцятипалої кишки.

Холецистокінін-панкреозимін — це 33-амінокислотний пептид, що
виробляється у верхній частині тонкої кишки, в основному, під впливом
жирних кислот, що попадають у дванадцятипалу кишку. Гормон підсилює
секрецію панкреатичного соку, підвищує моторику жовчного міхура,
стимулює вироблення інсуліну, активує ліполіз і одночасно виступає в
ролі «фактора ситості» — впливає на клітини гіпоталамуса і викликає
активацію нейронів центра насичення.

Секретин — відкритий у 1902 р. Бейлісом і Старлінгом. Його відкриття
привело до формулювання терміна «гормон». Секретин — це
27-амінокислотний пептид, що виробляється клітками слизової верхньої
частини тонкої кишки. Секретин підвищує секрецію підшлункового соку,
особливо багатого бікарбонатами, підвищує продукцію і виділення жовчі,
інгібує дію гастрина на шлункову секрецію.

Тут же виробляються й інші гормони. Субстанція Р — це медіатор болю;
вазоактивний кишечний (інтестінальний) пептид (ВІП) — впливає на
моторику кишечника, а також має судинорозширювальний ефект; соматостатін
блокує продукцію соматотропного гормону; енкефаліни і нейротензин
являють собою компоненти антиноцицептивної системи; вілікінін підвищує
активність мікроворсинок у ентероцитах і тим самим сприяє процесам
всмоктування в кишечнику.

Ясно, що в майбутньому будуть отримані нові дані, що істотно розширюють
наші уявлення про роль гормонів шлунково-кишкового тракту.

НОВІ ГОРМОНИ І БІОЛОГІЧНО АКТИВНІ РЕЧОВИНИ

В останні роки відкрито багато нових гуморальних факторів, що відіграють
важливу роль в організмі людини і тварин. Розглянемо деякі з них.

Фібронектин (інтегрін)— це поліпептид, що приймає участь у регуляції
процесів гемостазу, регенерації, міграції клітин і їхнього прикріплення
до міжклітинного матриксу, а також у регуляції імунних реакцій
організму.

Фактори росту (ФР) — являють собою сімейство пептидів, що продукуються
тканинами, наприклад, міокардом, і впливають на ріст різних тканин.
Серед ФР виділяють епідермальний ФР (урогастрон), що трансформує ФР, ФР
фібробластів, ФР нервів, ФР гладком’язевих клітин, інсуліноподібний ФР
або соматомедін, ФР тромбоцитів, ФР гепатоцитів, ФР макрофагів і інші.
ФР є одними з перших продуктів активованого генома плоду. Більшість ФР
діють як аутокринні чи паракринні сигнали, але деякі, наприклад,
інсуліноподібний фактор росту, відіграють ендокринну роль. В цілому, ФР
регулюють проліферацію і морфогенез клітин, їхню міграцію,
диференціацію, а також різні функції кліток. ФР відіграють важливу роль
в розвитку плаценти людини.

Цитокіни (лімфокіни)— це велика група поліпептидів, що включає
інтерлейкіни, фактори некрозу пухлин (кахектіни), інтерферони. Вони
можуть діяти локально як паракринні або аутокринні фактори. Основними
джерелами синтезу цитокінів є макрофаги, лімфоцити і фібробласти.
Цитокіни (головним чином, інтерлейкіни) здатні регулювати вивільнення
гіпофізарних гормонів, тобто виконують функцію релізинг-гормонів.
Наприклад, інтерлейкін-1 стимулює секрецію ЛГ, ФСГ, ТТГ, ГР, ПРЛ. У
фізіологічних умовах цитокініни беруть участь в регуляції лютеїнової
фази менструального циклу в жінок.

Ендогенний дигіталіс (дігоксин) – подібний фактор (ЕДФ) — це речовина
стероїдної природи, продукується корою наднирників. ЕДФ по своїх
властивостях аналогічний уабаїну, серцевим глікозидам (строфантину, або
дигіталісу дигоксину), тобто блокує На-К-АТФ-азу, в результаті чого
відбувається нагромадження іонів натрію всередині клітин. ЕДФ підвищує
силу серцевих скорочень, збільшує тонус гладких м’язів судин, підвищує
натрійурез. Його вміст у крові зростає при стрес-реакціях, що дозволяє
розглядати ЕДФ як компонент стрес-реалізуючої системи.

Ендогенний інгібітор синтезу простагландинів, ендогенний стимулятор
синтезу ПГ, ендогенний інгібітор моноаміноксидази (трибулін) — ці
фактори виявлені в крові й інших біорідинах людини і тварин.
Передбачається, що вони відіграють важливу роль у регуляції діяльності
внутрішніх органів, тому що регулюють рівень простагландинів і
катехоламінів.

Нейропептиди. До них відносяться нейропептид Y,
кальцитонін-ген-споріднений пептид, субстанція Р, нейропептин К,
капсаїцин, галанін, вазоактивний інтестінальний або пептид ВІП,
соматостатин, нейрокінін А, нейрокінін В, нейротензин, нейрофізин,
холецистокінін, бомбезин, петид дельта-сну, нейромедин U, пептид Е,
нейропептид Р, гистидин-ізолейцин, пептид, що модулює дію морфіну й
інші. Частина з них, наприклад, ВІП, відноситься до шлунково-кишкових
гормонів, про що вже говорилося вище. Багато які з нейропептидів
виявляються в нервових терміналіях, в тому числі матки людини і тварин.
Передбачається, що нейропептиди відіграють важливу роль у регуляції
діяльності внутрішніх органів і ЦНС, а також у процесах репродукції, у
тому числі як фактори, що регулюють активність матки. Особливий інтерес
представляє нейропептид Y. Він відноситься до групи тахікінінів і
реалізує свій ефект за рахунок взаємодії зі специфічними тахікініновими
рецепторами типу НК-2. Нейропептид Y має виражений вазоконстрікторний
ефект, що реалізується за рахунок прямого впливу пептиду на міоцити
судин. Він також підвищує скорочувальну активність міоцитів дихальних
шляхів. Нейропептид Y є своєрідним адреномодулятором — істотно підвищує
?1-адренореактивність міоцитів судин і ?2-адренореактивність
пресинаптичних структур, тобто є ендогенним сенсибілізатором
?-адренорецепторів. Кальцитонін-ген-споріднений пептид розслаблює гладкі
м’язи різних судин, дихальних шляхів, шийки сечового міхура і підвищує
частоту скорочень серця. Субстанція Р збільшує кровотік в різних
ділянках тіла за рахунок релаксуючого впливу на міоцити судин і
перешкоджає розвитку гіпертензії при стресі. В той же час він підвищує
скорочувальну активність гладких м’язів дихальних шляхів, тіла сечового
міхура, кишечника. Нейрокінін А і нейрокінін В, подібно субстанції Р
розслабяюють міоцити судин, але підвищують активність гладких м’язів
дихальних шляхів, сечовипускних шляхів і шлунково-кишкового тракту.

Ендотеліальний релаксуючий фактор (ЕРФ) або окис азоту (NО). Ендотелін.
ЕндотелІй судин в останні роки привертає велику увагу дослідників: він
здатний продукувати важливі у фізіологічному відношенні речовини. Площа
поверхні, займана ендотеліальиими клітинами в артеріальному, венозному і
капілярному сегментах судинної сітки людини, величезна — вона складає
відповідно 28 м2, 92 м2 і 600 м2. Це дозволяє розглядати судинний
ендотелій як ще одну залозу внутрішньої секреції. Недавно було
встановлено, що ендотелій судин людини і тварин продукує дві речовини,
що володіють багатьма фізіологічними ефектами: ендотеліальний
релаксуючий фактор (ЕРФ), або окис азоту (NО), і ендотелін. ЕРФ, або
окис азоту (NО), був відкритий у 1980 р. Це один із самих могутніх
факторів, що викликають релаксацію гладких м’язів судин. Виявилося, що
багато відомих нейромедіаторів, гормони і біологічно активні речовини,
наприклад, ацетилхолін, брадикінін, що викликають вазоділятацію,
здійснюють цей ефект опосередковано — за рахунок виділення з ендотелія
ЕРФ, тобто окису азоту. Окис азоту утворюється з амінокислоти 1-
аргініну під впливом NО-синтази — ферменту (НАДФ-діафораза), індукуючого
відщіплення окису азоту. Механізм релаксуючого впливу окису азоту
полягає в тому, що вона активує в цитоплазмі гуанілатциклазу, під
впливом якої підвищується внутрішньоклітинна концентрація циклічного
гуанозинмонофосфата, тобто ц 3′, 5′ – ГМФ. Він, у свою чергу, підвищує
активність протеїнкінази, за допомогою якої зростає потужність роботи
кальцієвих насосів міоцитів судин, що викликає їх розслаблення.
Одночасно цГМФ інгібує процес фосфорилювання легкого ланцюга міозину, за
рахунок чого знижується чутливість скорочувальних білків до іонів
кальцію, що теж сприяє релаксації судини. Гемоглобін, оксигемоглобін,
метиленова синька, а також різні аналоги 1-аргініну (наприклад,
NGмонометил-L-аргінін чи метиловий ефір NG-нітро-L-аргініна) блокують
продукцію окису азоту і тим самим послабляють релаксуючу дію багатьох
речовин. Введення в організм 1-аргініну, навпаки, підвищує можливість
утворення окису азоту. Окис азоту — це короткоживуче з’єднання: він
піддається, в тому числі під впливом вільних радикалів руйнуванню в
межах 6-50 с. Тому зниження вільнорадикальних процесів у ендотелії,
наприклад, за допомогою супероксиддисмутази сприяє росту продукції окису
азоту в ендотелії і її релаксуючому впливу на міоцити. Окис азоту, як і
простациклін, багато хто розглядає як варіант ендотеліальних аутокоїдів,
тобто речовин, що здійснюють свій фізіологічний ефект аутокринно або
паракринно. Окис азоту продукується також у нейронах центральної і
периферичної нервової системи (у корі великих півкуль, у вегатативних
гангліях, у метасимпатичному відділі вегетативної системи) і в синапсах
так званих нехолінергічних, неадренергічних нервових волокон, що
викликають розслаблення міоцитів шлунково-кишкового тракту, сечового
міхура, брижових артерій, лімфатичних судин, судин печеристих тіл, тобто
азотергічних волокон. Окис азоту продукується ендотелієм лімфатичних
судин і нейтрофілами. Він здатен пригнічувати агрегацію тромбоцитів,
викликати дезагрегацію агрегованих тромбоцитів, пригнічувати продукцію в
нирках реніну, змінювати ?-адренореактивність міоцитів судин.

Крім окису азоту ендотелій судин продукує ендотеліи-1 – пептид, що
складається з 21 амінокислотного залишку. Вперше він був виділений у
1988 р. японськими дослідниками з культури ендотеліальних клітин аорти
свині. Ендотелін синтезується з препроендотеліна (38 амінокислот) і так
званого «великого» ендотеліна за допомогою ферменту, перетворюючого
ендотелін. Крім ендотелія ендотелін утворюється багатьма структурами —
міокардіоцитами, гладком’язовими клітинами, клітинами ендометрія,
клітинами легень, епітелієм кишечника, нирок, сечового міхура, клітинами
яйника, а також нейронами мозку. Крім того, він синтезується амніоном,
хоріоном і плацентою. Ендотелін має широкий спектр фізіологічної дії,
але основний його ефект – в підвищенні тонусу гладких м’язів судин. Цей
пептид є одним з найбільш могутніх з відомих на сьогодні
вазоконстрікторів. Уведення ендотеліна в організмі, як правило, викликає
спазм судин і ріст артеріального тиску. Крім того, ендотелін підвищує
серцевий викид, збільшує тонус гладких м’язів дихальних шляхів,
шлунково-кишкового тракту, матки. Ендотелін підвищує продукцію
атріопептида в міокарді, утворення реніну, вазопресина, АКТГ,
кортикостерона. Він володіє мітогенною активністю, тобто є своєрідним
чинником росту судин гладких м’язів. Багато хто розглядає ендотелін як
фактор, що викликає ішемічну хворобу серця і гіпертонічну хворобу.

Вазоконстрікторна дія ендотеліна і інші його фізіологічні ефекти
виникають при активації специфічних ендотелінових рецепторів.
Вазоконстрікторний ефект ендотеліна пояснюється тим, що він активує
натрій-водневий обмін у міоцитах судин, викликає вихід кальцію з
внутрішньоклітинних депо міоцитів судин, а також вхід кальцію в клітину
з позаклітинного середовища.

ЛІТЕРАТУРА:

“Нормальна фізіологія “,- ( під ред.
В.І.Філімонова),-Київ,-“Здоров?я”,-1994,-с.188-230.

“Основы физиологии человека» (под
ред.Б.И.Ткаченко),-Санкт-Петербург,-1994,-с.169-200.

«Физиология человека»,- (под
ред.Н.А.Агаджаняна),-Санкт-Петербург,-1988,-с.123-131.

«Нормальная физиология»,-(под ред.К.В.Судакова ),-МНА
Москва,-1999,-с.96-534.

«Физиология человека» ,-(под ред.Г.Тевса и
Р.Шмидта),-«Мир»,-т.4,-с.221-265.

Лекція на тему:

“ГІПОТАЛАМО-ГІПОФІЗАРНА СИСТЕМА”

План:

Гормони гіпоталамуса (ліберини, статини).

Гормони гіпофізу.

Механізм дії гормонів гіпофізу та патофізіологічні аспекти.

У передній частці гіпофіза, або в аденогіпофізі, виробляється група
гормонів — тиреотропний гормон (ТТГ), соматотропний гормон (СТГ), або
гормон росту, гонадотропні гормони — фолікулостимулюючий гормон (ФСГ) і
лютеїнізуючий гормон (ЛГ), пролактин (ПРЛ), адренокортикотропний гормон
(АКТГ), у середній частці гіпофіза продукується меланоцитстимулюючий
гормон (МСГ), а в задній частці, або в нейрогіпофізі, — окситоцин і
антидіуретичний гормон (АДГ), або вазопресин. Розглянемо дані про СТГ,
МСГ, АКТГ, АДГ і окситоцин. Дані про інші гормони гіпофіза приводяться
нижче.

СОМАТОТРОПНИЙ ГОРМОН, АБО ГОРМОН РОСТУ

Гормон росту (ГР), або соматотропний гормон (СТГ), продукується
аденогіпофізом. Являє собою поліпептид, що складається з 191
амінокислотного залишку. В даний час здійснений його штучний синтез і
препарат успішно використовується для лікування гіпофізарного нанізму. В
нормі СТГ підвищує синтез білка в кістах, хрящах, м’язах і печінці; у
статевонезрілих організмів він стимулює утворення хряща і тим самим
активує ріст тіла в довжину, одночасно він стимулює в них ріст серця,
легень, печінки, нирок, кишечника, підшлункової залози, наднирників; у
дорослих він контролює ріст органів і тканин. Крім того, СТГ знижує
ефекти інсуліну.

Механізм дії СТГ, імовірніше всього, такий. Клітинами-мішенями є
гепатоцити й епітелій ниркових канальців. При взаємодії СТГ зі
специфічними рецепторами в цих клітинах зростає продукція соматомединів
(А, В, С), що являють собою інсуліноподібні фактори росту. Соматомедин,
який виділяється в кров доставляється до різних клітин-мішеней, що
містять соматомединові рецептори, впливає на ці рецептори, в результаті
чого в даній клітині активується синтез білкових молекул, необхідних для
росту цієї клітини.

Регуляція продукції СТГ здійснюється за рахунок двох гормонів
гіпоталамуса – соматоліберина (активує її) і соматостатіна (гальмує
продукцію). Соматоліберин переважно синтезується нейронами
інтромедіального і аркуатного ядер гіпоталамуса; його продукція зростає
під впливом таких факторів, як фізичне навантаження, стресові впливи,
сон, а також при дії дофаміна, серотоніна і норадреналіна, (за рахунок
активації ?-адренорецепторів). Гальмування серкреції соматоліберина
відбувається під впливом СТГ, і так само при активації
(?-адренорецепторів соматоліберинпродукуючих нейронів норадреналіном або
(?-адреноміметиками. Соматостатин продукується в тих же ядрах
гіпоталамуса, в інших відділах ЦНС, а також клітинами травного тракту і
Д (дельта) – клітинами острівців Лангерганса підшлункової залози.

Патологія продукції СТГ у дитячому віці виявляється у вигляді зниженої
секреції цього гормону (гіпофізарний нанізм або карликовість, при якій
ріст не перевищує 130 см у чоловіків і 120 см у жінок), або у виді
гіперсекреції (гігантизм, при якому ріст може досягати 250 см і вище).
Недостатнє виділення СТГ може бути результатом генетичного дефекту, що
виявляється вже в 2-3-літньому віці дитини, або внаслідок функціональної
недостатності (психосоціальний нанізм, що може мати місце у вихованців
дитячих будинків, інтернатів). Своєчасна діагностика нанізму і лікування
(введення гормону росту по 2-4 мг 3 рази в тиждень протягом 1-1,5 років)
дозволяє довести ріст дитини до 150 см і вище і при цьому виключити
явище імпотенції і стерильності, характерне для гіпофізарного нанізму.

Гіперсекреція СТГ у дорослої людини викликає акромегалію – збільшення
розмірів рук, ніг, пальців, внутрішніх органів (серця, легень, нирок,
шлунка), а також приводить до зниження статевої функції і розвитку
цукрового діабету. Найчастіше причиною гіперсекреції СТГ є аденоми
гіпофіза, видалення яких дає виражений клінічний ефект.

МЕЛАНОЦИТСТИМУЛЮЮЧИЙ ГОРМОН. АКТГ І ЕНДОГЕННІ ОПІОЇДИ

Меланоцитстимулючий гормон (МСГ) виробляється в середній частці гіпофіза
у тварин і впливає на активність ферментів у меланофорах. Під його
впливом з тирозину в присутності тирозинази утворюється меланін. Ця
речовина під впливом сонячного світла переходить з дисперсійного стану в
агрегатний, що дає ефект засмаги.

Ліпотропіни (бета- і гама-) — це поліпептиди, здатні робити
жиромобілізуючий ефект (активують ліполіз). Але вони цікаві тим, що,
по-перше, мають ефект, подібний МСГ, а по-друге, з них утворюються
ендорфіни і енкефаліни. Наприклад, фрагмент бета-ліпотропіна 61-76 — це
альфа-ендорфін, а фрагмент 61-77 — це гамма-ендорфін, фрагмент 61-65 —
метіонін-енкефалін. Морфіноподібні пептиди (енкефаліни, ендорфіни)
утворюються з бета-ліпотропініна під впливом специфічних пептидів, що
локалізовані в гіпофізі й інших ділянках мозку.

АКТГ — це гормон аденогіпофіза. Докладніше про нього буде сказано нижче
— у розділі про глюкокортикоїди. Тут же доцільно відзначити, що АКТГ
також, як і МСГ, здатний викликати утворення в меланофорах меланіна.
Виявилося, що здатність до стимуляції утворення меланіна обумовлена тим,
що в МСГ, АКТГ і бета-ліпотропіні є загальний гептапептид, що і викликає
процес переходу тирозину в меланін. А наявність такого пептиду
обумовлена тим, що МСГ, АКТГ, ліпотропіни (а отже, ендорфіни і
енкефаліни) походять із загального попередника — проопіомеланокортіна
(ПОМК).

Якщо меланоцитстимулюючий ефект альфа-МСГ прийняти за 100%, то в
бета-МСГ — 50%, в АКТГ — 1%, у гамма-ліпотропіна — 0,5%, у
бета-ліпотропіна — 0,2%. Ці дані дозволяють зрозуміти причини зміни
забарвлення шкіри («бронзова засмага») у хворих з недостатністю
вироблення гормонів кори наднирників, наприклад, при хворобі Аддісона —
при низькому рівні в крові кортизола (основний представник
глюкокортикоїдів) підсилюється продукція кортиколіберина й АКТГ. Саме
підвищення продукції АКТГ приводить до появи пігментації при цьому
захворюванні, що називається «бронзова хвороба».

В цілому, слід зазначити, що при стресових впливах (див. Стрес)
одночасно зростає продукція гіпофізарних гормонів — АКТГ,
бета-ліпотропіна, МСГ, а з бета-ліпотропіна утворюються при цьому
ендорфіни і енкефаліни. Усе це сприяє процесу адаптації організму: АКТГ
викликає підвищене виділення глюкокортикоїдів, МСГ сприяє резистентності
організму, а ендорфіни і енкефаліни є компонентами стрес-лімітуючої
системи, (і антиноцицептивної системи) – перешкоджають розвитку
негативних побічних ефектів, що виникають при підвищенні в крові рівня
глюкокортикоїдів.

АДГ (ВАЗОПРЕСИН). ОКСИТОЦИН

Обидва гормони являють собою 9-амінокислотні пептиди, які продукуються
нейронами гіпоталамуса, головним чином, супраоптичним і
паравентрикулярним ядрами (передній гіпоталамус). АДГ і окситоцин
зберігаються в нейрогіпофізі в накопичувальних тільцях Геррінга, з них
вони надходять у загальний кровотік. Окситоцинергічні і
вазопресинергічні нейрони починають посилено секретувати ці гормони й
одночасно впливати на процеси їхнього вивільнення з накопичувальних
тілець під впливом збудження — для цього необхідно, щоб нейрони
генерували не менш 5 імп/с., а оптимум частоти збудження (при який
виділяється максимальна кількість секрету) складає 20—50 імп/с.

Транспорт АДГ і окситоцина здійснюється у вигляді гранул, у яких ці
гормони знаходяться в комплексі з нейрофізином. При виділенні в кров
комплекс «гормон + нейрофізин» розпадається, і гормон надходить у кров.
АДГ або вазопресин призначений для регуляції осмотичного тиску крові.
Його секреція збільшується під впливом таких факторів, як: 1) підвищення
осмолярності крові, 2) гіпокаліємія, 3) гіпокальціємія, 4) підвищення
вмісту натрію в спинномозковій рідині, 5) зменшення об’єму позаклітинної
і внутрішньоклітинної води, 6) зниження артеріального тиску, 7)
підвищення температури тіла, 8) підвищення в крові ангіотензина-II (при
активації ренін-ангіотензинової системи), 9) при активації симпатичної
системи (бета-адренорецепторний процес).

Виділений у кров АДГ досягає епітелію збірних трубок нирки, взаємодіє з
вазопресиновими (АДГ-) рецепторами, це викликає активацію
аденілатциклази, підвищує внутрішньоклітинну концентрацію ц-АМФ і
приводить до активації протеїнкінази, що в кінцевому підсумку викликає
активацію ферменту, що знижує зв’язок між епітеліальними клітинами
збірних трубок. На думку А.Г. Гінецинського, таким ферментом служить
гіалуронідаза, що розщеплює міжклітинний цемент — гіалуронову кислоту. В
результаті — вода зі збірних трубок йде в інтерстицій, де за рахунок
поворотно-множного механізму (див. Нирки) створюється високий осмотичний
тиск, що викликає «притягання» води. Таким чином, під впливом АДГ у
значній мірі зростає реабсорбція води. При недостатності виділення АДГ у
хворого розвивається нецукровий діабет: об’єм сечі за добу може досягати
20 л. І лише застосування препаратів, що містять цей гормон, приводить
до часткового відновлення нормальної функції нирок.

Свою назву — «вазопресин» — цей гормон одержав в силу того, що при
використанні його у високих (фармакологічних) концентраціях АДГ викликає
підвищення артеріального тиску за рахунок прямого впливу на
гладком’язові клітини судин.

Окситоцин у жінок відіграє роль регулятора маткової активності і бере
участь у процесах лактації як активатор міоепітеліальних клітин. При
вагітності міометрій жінок стає чутливим до окситоцину (уже на початку
другої половини вагітності досягається максимальна чутливість міометрія
до окситоцину як стимулятора). Однак в умовах цілісного організму
ендогенний або екзогенний окситоцин не здатний підвищити скорочувальну
діяльність матки жінок під час вагітності, тому що існуючий механізм
гальмування маткової активності (бета-адренорецепторний інгібуючий
механізм) не дає можливість проявитися стимулюючому ефекту окситоцина.
Напередодні пологів, коли відбувається підготовка до плодовигнання,
знімається гальмівний механізм і матка здобуває чутливість підвищувати
свою активність під впливом окситоцина.

Підвищення продукції окситоцина окситоцинергічними нейронами
гіпоталамуса відбувається під впливом імпульсів, що надходять від
рецепторів шийки матки (це виникає в період розкриття шейки матки в 1-му
періоді нормального протікання пологів), що одержало назву «рефлекс
Фергюссона», а також під впливом подразнення механорецепторів сосків
грудної залози, що має місце при годуванні грудьми. У вагітних жінок
(перед родами) подразнення механорецепторів сосків молочної залози теж
викликає підвищення викиду окситоцина, що (при наявності готовності до
родів) виявляється посиленням скорочувальної діяльності матки. Це так
званий маммарний тест, який використовується в акушерській клініці з
метою визначення готовності материнського організму до родів.

Під час годування окситоцин сприяє скороченню міоепітеліальних клітин і
викиду молока з альвеол.

Всі описані ефекти окситоцина здійснюються за рахунок його взаємодії з
окситоциновими рецепторами, розташованими на поверхневій мембрані
клітин. Надалі відбувається підвищення внутрішньоклітинної концентрації
іонів кальцію, що і викликає відповідний скорочувальний ефект.

В акушерській літературі, у підручниках фармакології дотепер можна
зустріти помилковий опис механізму дії окситоцина: передбачалося, що
окситоцин сам по собі не діє на ГМК або міоепітеліальні клітини, а
впливає на них опосередковано, за рахунок виділення ацетилхоліну, що
через М-холінорецептори викликає активацію клітин. Однак у даний час
доведено, що окситоцин діє через власні окситоцинові рецептори, а крім
того, встановлено, що ацетилхолін у вагітних жінок не здатний активувати
міометрій, тому що ГМК матки при вагітності і в родах рефрактерні до
ацетилхоліну.

Щодо функції окситоцина в чоловіків — даних мало. Вважають, що окситоцин
бере участь у регуляції водно-сольового обміну, виступаючи в ролі
антагоніста АДГ. У дослідах на пацюках і собаках показано, що у
фізіологічних дозах окситоцин виступає в ролі ендогенного діуретика,
рятуючи організм від «зайвої» води. Окситоцин здатний блокувати
продукцію ендогенного пірогена в мононуклеарах, маючи антипірогенний
ефект, тобто блокувати підвищення температури тіла під впливом
пірогенів.

Таким чином, безсумнівно, подальші дослідження дозволять уточнити роль
окситоцина, який продукується нейронами гіпоталамуса, а також, як стало
тепер відомо, і іншими клітинами, розташованими, наприклад, у яйниках і
матці.

Лекція на тему:

“ГОРМОНИ ПІДШЛУНКОВОЇ , ЩИТОВИДНОЇ ТА ПРИЩИТОВИДНИХ ЗАЛОЗ”

План:

Морфо-функціональні особливості підшлункової залози.

Гормони підшлункової залози, механізм дії та патофізіологічні аспекти.

Гормони щитовидної залози, механізм дії та патофізіологічні аспекти.

Гормони прищитовидної залози, механізм дії та патофізіологічні аспекти.

Клітини, які продукують гормони, сконцентровані в підшлунковій залозі у
вигляді острівців, що були відкриті ще в 1869 році П. Лангергансом.
Таких острівців у дорослої людини нараховується від 170 тисяч до 2
мільйонів, але їхня загальна маса не перевищує 1,5 % від маси всієї
залози. Серед клітин острівців є шість різних видів, коже з них,
імовірно, виконує свою певну функцію.

Питання про продукцію інших гормонів (ліпокаїна, ваготоніна,
центропнеїна) – поки що залишається відкритим. Підшлункова залоза
привертає величезну увагу фізіологів і лікарів насамперед завдяки тому,
що вона продукує інсулін — один з найважливіших гормонів організму, що
регулює рівень цукру в крові. Недостатність цього гормону приводить до
розвитку цукрового діабету — хвороби, якою страждають близько 70
мільйонів людей.

Інсулін. Перші дані про нього були отримані в 1889 р. – видаливши в
собаки підшлункову залозу, Мерінг і Мінковскі знайшли, що на наступний
ранок після операції тварина була уся обліплена мухами. Вони догадалися,
що сеча собаки містить цукор. У 1921 р. Бантінг і Бест виділили інсулін,
що в наступному був використаний для введення хворим. За ці роботи вчені
були визнані гідними Нобелівської премії. У 1953 р. була розшифрована
хімічна структура інсуліну.

Інсулін складається з 51 амінокислотного залишку, розміщених у двох
субодиницях (А і В), що зв’язані між собою двома сульфідними містками.
Найбільш близький по амінокислотному складі до інсуліну людини – інсулін
свині. Молекула інсуліну має вторинну і третинну структури і містить у
своєму складі цинк. Про процес синтезу інсуліну докладно викладено вище.
Секреторна активність В-клітин острівців Лангерганса підвищується під
впливом парасимпатичних впливів (блукаючий нерв), а також при участі
таких речовин як глюкоза, амінокислоти, кетонові тіла, жирні кислоти,
гастрин, секретин, холецистокінін-панкреозимін, що здійснюють свій ефект
через відповідні специфічні рецептори В-клітин. Пригнічують продукцію
інсуліну симпатичні впливи, адреналін, норадреналін (за рахунок
активації (?-адренорецепторів В-клітин) і гормона росту. Метаболізм
інсуліну відбувається в печінці і нирках під впливом ферменту
глютатіон-інсулин-трансгідролази.

Інсулінові рецептори знаходяться на поверхневій мембрані клітин-мішеней.
При взаємодії інсуліну з рецептором утворюється комплекс «гормон +
рецептор»; він занурюється в цитоплазму, де під впливом лізосомальних
ферментів розщеплюється; вільний рецептор знову повертається на поверхню
клітки, а інсулін здійснює свій ефект. Основними клітинами-мішенями для
інсуліну є гепатоцити, міокардіоцити, міофібрили, адипоцити, тобто
гормон діє переважно в печінці, серці, кісткових м’язах і жировій
тканині. Інсулін збільшує приблизно в 20 разів проникність
клітин-мішеней для глюкози і ряду амінокислот і тим самим сприяє
утилізації цих речовин клітинами-мішенями. Завдяки цьому зростає синтез
глікогену в м’язах і печінці, синтез білків у печінці, м’язах і інших
органах, синтез жирів у печінці і жировій тканині. Важливо підкреслити,
що нейрони мозку не є клітинами-мішенями для інсуліну. Конкретні
механізми, за допомогою яких інсулін підвищує проникність клітин-мішеней
для глюкози й амінокислот, дотепер нез’ясовані.

Таким чином, основна функція інсуліну — регуляція рівня глюкози в крові,
запобігання надмірного його підвищення, тобто гіперглікемії. Прийнято
вважати, що нормальний вміст глюкози в крові може варіювати від 3,9 до
6,7 ммоль/л (у середньому 5,5 ммоль/л) або від 0,7 до 1,2 г/л. При
інсуліновій недостатності рівень глюкози в крові перевищує 7 ммоль/л чи
1,2 г/л, що розцінюється як явище гіперглікемії. Якщо концентрація
глюкози в крові стає вище 8,9 ммоль/л або вище 1,6 г/л, то виникає
глюкозурія, тому що нирки не здатні цілком реабсорбувати глюкозу, що
проходить у первинну сечу. Це спричиняє підвищення діурезу: при
цукровому діабеті діурез може досягати 5 л у добу, а іноді 8-9 л у добу.

Якщо продукція інсуліну підвищена, наприклад, при інсуліномі, або при
надлишковому надходженні в організм інсуліну – ліків, то рівень глюкози
в крові може стати нижче 2,2 ммоль/л або 0,4 г/л, що розцінюється як
гіпоглікемія; у цьому випадку часто розвивається гіпоглікемічна кома.
Вона виявляється такими симптомами як запаморочення, слабість, втома,
дратівливість, поява вираженого почуття голоду, виділення холодного
поту. У важких випадках відбувається порушення свідомості, мови,
розширення зіниць, різке падіння артеріального тиску, ослаблення
діяльності серця. Гіпоглікемічний стан може виникнути і на тлі
нормальної діяльності підшлункової залози в умовах інтенсивного і
тривалого фізичного навантаження, наприклад, при змаганнях у бігу на
довгі і наддовгі дистанції, при марафонському запливі і т.д.

Особливої уваги заслуговує цукровий діабет. У 30% випадків він
обумовлений недостатньою продукцією інсуліну В-клітинами підшлункової
залози (інсулінозалежний цукровий діабет). В інших випадках
(інсулінонезалежний цукровий діабет) його розвиток зв’язаний з тим, що
порушено контроль секреції інсуліну у відповідь на природні стимулятори
вивільнення інсуліну, або обумовлено зниженням концентрації інсулінових
рецепторів у клітинах-мішенях, наприклад, в результаті появи аутоантитіл
до цих рецепторів. Інсулінозалежний цукровий діабет виникає в результаті
утворення антитіл до антигенів острівців підшлункової залози, що
супроводжується зменшенням кількості активних В-клітин і тим самим –
падінням рівня продукції інсуліну. Іншою причиною можуть стати віруси
гепатиту Коксакі, що ушкоджують клітини. Поява інсулінонезалежного
цукрового діабету звичайно зв’язана з надлишковим вживанням вуглеводів,
жирів: переїдання спочатку викликає гіперсекрецію інсуліну, зниження
концентрації інсулінових рецепторів у клітинах-мішенях, а в остаточному
підсумку приводить до інсулінорезистентності. Відома також така форма
захворювання, як діабет вагітних. Ми схильні розглядати його як
результат порушення регуляції продукції інсуліну. Згідно з нашими
даними, при вагітності зростає вміст у крові ендогенного
(?-адреноміметика, що за рахунок активації ?-адренорецепторів В-клітин
острівців Лангерганса може інгібувати секрецію інсуліну. Цьому сприяє
також підвищення при вагітності рівня в крові так званого ендогенного
сенсибілізатора ?-адренорецепторів (ЕСБАР), тобто фактора, що збільшує
?-адренореактивність клітин-мішеней в сотні разів.

При будь-якій формі цукрового діабету вуглеводи не можуть
використовуватися для потреби енергії печінкою, кістковими м’язами,
серцем. Тому істотно міняється метаболізм організму — на енергетичні
потреби, в основному, використовуються жири і білки. Це веде до
нагромадження продуктів неповного окислювання жирів – оксимасляної
кислоти й ацетооцтової кислоти (кетонові тіла), що може супроводжуватися
розвитком ацидозу і діабетичної коми. Зміна в обміні речовин призводить
до пораження судин, нейронів мозку, до патологічних змін у різних
органах і тканинах, а тим самим — до істотного зниження здоров’я людини
і скороченню тривалості життя. Тривалість захворювання, складне і не
завжди ефективне лікування — усе це вказує на необхідність профілактики
цукрового діабету. Раціональне харчування і здоровий спосіб життя –
найважливіші компоненти такої профілактики.

Глюкагон. Його молекула складається з 29 амінокислотних залишків.
Продукується А-клітинами острівців Лангерганса. Секреція глюкагона
зростає при стрес-реакціях, а також під впливом таких гормонів як
нейротензин, субстанція Р, бомбезин, гормон росту. Гальмують секрецію
глюкагона секретин і гіперглікемічний стан. Фізіологічні ефекти
глюкагона багато в чому ідентичні ефектам адреналіну: під його впливом
активується глікогеноліз, ліполіз і глюконеогенез. Відомо, що в
гепатоцитах під впливом глюкагона (глюкагон + глюкагонові рецептори)
підвищується активність аденілатциклази, що супроводжується ростом рівня
ц-АМФ у клітині; під її впливом підвищується активність протеїнкінази,
що індукує перехід фосфорилази в активну форму; у підсумку, підвищується
розщеплення глікогену і, тим самим, зростає рівень глюкози в крові.

Таким чином, глюкагон разом з адреналіном і глюкокортикоїдами сприяє
підвищенню рівня енергетичних субстратів у крові (глюкоза, жирні
кислоти), що необхідні в різних екстремальних станах організму.

Соматостатін. Він продукується Д (дельта)-клітинами острівців
Лангерганса. Імовірніше всього, гормон діє паракринно, тобто впливає на
сусідні клітини острівців, пригнічуючи секрецію глюкагона й інсуліну.
Думають, що соматостатін знижує виділення гастрина, панкреозиміна,
інгібує процеси всмоктування в кишечнику, гальмує активність жовчного
міхура. З огляду на те, що багато інтестінальних гормонів активують
секрецію соматостатіна, можна стверджувати, що соматостатін служить для
запобігання надмірної продукції гормонів, що регулюють функції ШКТ.

В останні роки з’явилися факти, що свідчать про те, що інсулін, глюкагон
і соматостатін продукуються не тільки в острівцях Лангерганса, але і за
межами панкреатичної залози, що вказує на важливу роль цих гормонів у
регуляції діяльності вісцеральних систем і метаболізму тканин.

ГОРМОНИ ЩИТОВИДНОЇ ЗАЛОЗИ

Залоза продукує йодовмісні гормони — тироксин (Т3) і трийодтиронін (Т4),
а також – тирокальцитонін, що має відношення до регуляції рівня кальцію
в крові. У даному розділі основна увага приділена йодовмісним гормонам
щитовидної залози.

Ще в 1883 р. відомий швейцарський хірург Кохер описав ознаки розумової
недостатності при гіпофункції щитовидної залози, а в 1917 р. Кевдалл
виділив тироксин. За рік до цього — у 1916 р. був запропонований метод
профілактики гіпофункції щитовидної залози — прийом йоду (А. Мерріне і
Д. Кімбаль), що дотепер не втратив своєї актуальності.

Синтез Т3 і Т4 відбувається в тироцитах з амінокислоти тирозину і йоду,
запаси якого в щитовидній залозі, завдяки її здатності захоплювати його
з крові, створюються приблизно на 10 тижнів. При нестачі йоду в харчових
продуктах відбувається компенсаторне розростання тканини залози (зоб),
що дозволяє уловлювати з крові навіть сліди йоду. Збереження готових
молекул Т3 і Т4 здійснюється в просвіті фолікула, куди гормони
виділяються з тироцитІв у комплексі з глобуліном (цей комплекс
називається тироглобуліном). Викид у кров гормонів щитовидної залози
активується тиреотропним гормоном (ТТГ) гіпофіза, виділення якого
контролюється тироліберином гіпоталамуса. Під впливом ТТГ (через систему
аденілатциклази) тироглобуліни захоплюються тироцитами з просвіту
фолікула; у тироциті за участю лізосомальних ферментів від них
відщеплюются Т3 і Т4, що потім попадають у кров, захоплюються
тироксинєднальним глобуліном і доставляються до клітин-мішеней, де і
спричиняють відповідні фізіологічні ефекти. При надмірній продукції Т3 і
Т4 секреція тироліберина і ТТГ гальмується, а при зниженні в крові рівня
йодовмісних гормонів — навпаки, зростає, що приводить до відновлення
необхідної концентрації Т3 і Т4 у крові (по механізму зворотного
зв’язку). Виділення тироліберина може зростати при стрес-реакціях, при
зниженні температури тіла; гальмування секреції тироліберина викликають
Т3, Т4, гормон росту, кортиколіберин, а також норадреналін (при
активації ?-адренорецепторів).

Йодовмісні гормони щитовидної залози необхідні для нормального фізичного
й інтелектуального розвитку дитини (за рахунок регуляції синтезу різних
білків). Вони регулюють чутливість тканин до катехоламінів, у тому числі
до медіаторного норадреналіну (за рахунок зміни концентрації ?- і
?-адренорецепторів); це виявляється в посиленні впливу симпатичної
системи на діяльність серцево-судинної системи й інших органів. Т3 і Т4
також підвищують рівень основного обміну — збільшують термогенез, що,
імовірно, обумовлено роз’єднанням окисного фосфорилювання в
мітохондріях.

Основний механізм дії Т3 і Т4 виявляється в такий спосіб. Гормон
проходить в середину клітини-мішені, з’єднується з тирорецептором,
утворює комплекс. Цей комплекс проникає в ядро клітини і викликає
експресію відповідних генів, у результаті чого активується синтез
білків, необхідних для фізичного й інтелектуального розвитку, а також
синтез ?-адренорецепторів і інших білків.

Патологія щитовидної залози — досить розповсюджене явище. Вона може
виявлятися надлишковим виділенням йодовмісних гормонів (гіпертироз або
тиротоксикоз) або, навпаки, недостатнім виділенням їх (гіпотироз).
Гіпертироз виникає при різних формах зоба, при аденомі щитовидної
залози, тироїдитах, раці щитовидної залози, при прийомі тиреоїдних
гормонів. Він виявляється такими симптомами, як підвищена температура
тіла, схуднення, тахікардія, підвищення розумової і фізичної активності,
витрішкуватість, миготлива аритмія, підвищення рівня основного обміну.
Важливо відзначити, що серед причин, що викликають гіпертироз, велике
значення має патологія імунної системи, у тому числі поява
тироїдстимулюуючих антитіл (вони по своєму ефекту подібні ТТГ), а також
поява аутоантитіл до тироглобуліну.

Гіпотироз виникає при патології щитовидної залози, при недостатній
продукції ТТГ або тироліберина, з появою в крові аутоантитіл проти Т3 і
Т4, при зниженні в клітинах-мішенях концентрації тирорецепторів. У
дитячому віці це виявляється в слабоумстві (кретинізмі), низькорослості
(карликовості), тобто у вираженій затримці фізичного і розумового
розвитку. У дорослої людини гіпотироз виявляється такими симптомами як
зниження основного обміну, температура, теплопродукція, нагромадження
продуктів обміну в тканинах (це супроводжується порушенням функції ЦНС,
ендокринної системи, шлунково-кишкового тракту), слизистий набряк тканин
і органів, слабість, стомлюваність, сонливість, зниження пам’яті,
загальмованість, апатичність, порушення роботи серця, порушення
фертильності. При різкому зниженні в крові рівня йодовмісних гормонів
може розвиватися гіпотироїдна кома, що виявляється різко вираженим
зниженням функції ЦНС, прострацією, порушенням дихання і діяльності
серцево-судинної системи.

У тих регіонах, де в ґрунті знижений вміст йоду і з їжею йод надходить у
малих кількостях (менш 100 мкг/добу), часто розвивається зоб —
розростання тканини щитовидної залози, тобто компенсаторне її
збільшення. Це захворювання називається ендемічним зобом. Воно може
протікати на тлі нормальної продукції Т3 і Т4 (еутироїдний зоб), або на
тлі гіперпродукції (токсичний зоб) або в умовах Т3-Т4-недостатності
(гіпотироїдний зоб). Загальновизнано, що застосування в їжу йодованої
солі (для одержання добової дози йоду, рівної 180-200 мкг) є досить
надійним методом профілактики ендемічного зобу.

КАЛЬЦІЙРЕГУЛЮЮЧІ ГОРМОНИ

Паратгормон продукується в паращитовидних залозах. Він складається з 84
амінокислотних залишків. Гормон діє на клітини-мішені, розташовані в
кістках, кишечнику і нирках, в результаті чого рівень кальцію в крові не
знижується менше 2,25 ммоль/л. Відомо, що при взаємодії паратгормона з
відповідними рецепторами остеокластів підвищується активність
аденілатциклази, що приводить до збільшення внутрішньоклітинної
концентрації цАМФ, активації протеїнкінази і, тим самим, до росту
функціональної активності остеокластів. В результаті резорбції кальцій
виходить з кісток і підвищується його вміст у крові. В ентероцитах
паратгормон разом з вітаміном Д3 підсилює синтез кальційтранспортуючого
білка, що полегшує всмоктування кальцію в кишечнику. Діючи на епітелій
ниркових канальців, паратгормон підвищує реабсорбцію кальцію з первинної
сечі, що також сприяє підвищенню рівня кальцію в крові. Припускають, що
регуляція секреції паратгормона здійснюється по механізму зворотного
зв’язку: якщо рівень кальцію в крові нижче 2,25 ммоль/л, то продукція
гормону буде автоматично зростати, якщо більше 2,25 ммоль/л — вона буде
гальмуватися.

Відомі явища гіперпаратироза і гіпопаратироза. Гіперпаратироз являє
собою збільшення продукції паратгормона, що може виникати при пухлинах
паращитовидної залози. Виявляється декальцинозом кісток, надмірною
рухливістю суглобів, гіперкальційемією, симптомами сечокам’яної хвороби.
Протилежне явище (недостатня продукція гормону) може виникнути як
результат появи аутоантитіл до паращитовидної залози, або виникає після
оперативного втручання на щитовидній залозі. Виявляється різким
зниженням рівня кальцію в крові, порушенням функції ЦНС, судорогами, аж
до летального результату.

Кальцитонін, або тирокальцитонін, складається з 32 амінокислотних
залишків, продукується в щитовидній залозі, а також у паращитовидній
залозі й у клітинах АПУД-системи. Його фізіологічне значення полягає в
тому, що він не «дозволяє» підвищуватися рівню кальцію в крові вище 2,55
ммоль/л. Механізм дії цього гормону полягає в тому, що в кістках він
пригнічує активність остеобластів, а в нирках послаблює реабсорбцію
кальцію і, таким чином, будучи антагоністом паратгормона, він
перешкоджає надмірному збільшенню рівню кальцію в крові.

1.25-дигідроксихолекальциферол — ще один гормон, що бере участь у
регуляції рівня кальцію в крові. Він утворюється з вітаміну Д3
(холекальциферол). На першому етапі (у печінці) з вітаміну Д3
утворюється 25-гідроксихолекальциферол, а на другому (у инрках) —
1,25-дигідроксихолекальциферол. Гормон сприяє утворенню в кишечнику
кальційтранспортуючого білка, необхідного для всмоктування кальцію в
кишечнику, а також активує процеси мобілізації кальцію з кісток. Таким
чином, метаболіт вітаміну Д3 є синергістом паратгормона.

ЛІТЕРАТУРА:

“Нормальна фізіологія “,- ( під ред.
В.І.Філімонова),-Київ,-“Здоров?я”,-1994,-с.188-230.

“Основы физиологии человека» (под
ред.Б.И.Ткаченко),-Санкт-Петербург,-1994,-с.169-200.

«Физиология человека»,- (под
ред.Н.А.Агаджаняна),-Санкт-Петербург,-1988,-с.123-131.

«Нормальная физиология»,-(под ред.К.В.Судакова ),-МНА
Москва,-1999,-с.96-534.

«Физиология человека» ,-(под ред.Г.Тевса и
Р.Шмидта),-«Мир»,-т.4,-с.221-265.

Лекція на тему:

“ГОРМОНИ НАДНИРНИКІВ”

План:

Морфо-функціональні особливості наднирників.

Гормони кори наднирників, механізм дії та патофізіологічні аспекти.

Гомони мозкового шару наднирників, механізм дії та патофізіологічні
аспекти.

Загальний адаптаційний синдром.

Мозковий шар наднирників виробляє адреналін і норадреналіи. Секреція
адреналіну здійснюється світлозафарбованими хромаффінними клітинами» а
норадреналіна — темнозафарбованими хромаффінними клітинами. Звичайно на
долю адреналіну приходиться 70—90% катехоламінів, а на частку
норадреналіна — інше. На думку Г. Н. Кассіля, людина, в якої
норадреналіна продукується мало, поводиться в екстрених ситуаціях
подібно кролику — у неї сильно виражене почуття страху, а людина, в якої
продукція норадреналіна вище, поводиться як лев (теорія «кролика і
лева»).

Регуляція секреції адреналіну і норадреналіну здійснюється через
симпатичні прегангліонарні волокна, в закінченнях яких виробляється
ацетилхолін. Ланцюг подій може бути такий: подразник, який сприймається
головним мозком – збудження задніх ядер гіпоталамуса (ерготропних ядер)
– збудження симпатичних центрів грудного відділу спинного мозку –
прегангліонарні волокна – продукція адреналіну і норадреналіну (викид
цих гормонів із гранул). Схема синтезу катехоламинів така: амінокислота
тирозин є основним джерелом утворення катехоламинів: під впливом
ферменту тирозингідроксилази тирозин перетворюється в ДОФА, тобто
дезоксифенілаланін. Під впливом ферменту ДОФА-декарбоксилази це
з’єднання перетворюється в дофамін. Під впливом
дофамін-бета-гідроксилази дофамін перетворюється в норадреналін, а під
впливом ферменту фенілетаноламін-н-метилтрансферази норадреналін
перетворюється в адреналін (отже: тирозин – ДОФА – дофамін –
норадреналін – адреналін).

Метаболізм катехоламінів відбувається за допомогою ферментів.
Моноаміноксидаза (МАО) здійснює дезамінування катехоламінів,
перетворюючи їх у катехолімін, що спонтанно гідролізується з утворенням
альдегіду й аміаку. Другий варіант метаболізувания здійснюється за
участю ферменту катехол-О-метилтрансферази. Цей фермент викликає
метилювання катехоламінів, переносячи метальну групу від донора—
С-аденозилметіоніна. Багато авторів вважають, що КОМТ в основному
розташована внутрішньоклітинно, а МАО — зовнішньоклітинно в плазмі. МАО
існує в двох формах (ізомерах)— МАО-А і МАО-В. Форма А — це фермент
нервової клітини, він дезамінує серотонін, адреналін і норадреналін, а
форма В — фермент всіх інших тканин.

При надходженні в кров адреналін і норадреналін, згідно даним багатьох
авторів, руйнуються дуже швидко — час напіврозпаду складає 30 секунд.

Вперше виділив адреналін у 1901 р. Такаміне.

Фізіологічні ефекти адреналіну і норадреналіну багато в чому ідентичні
активації симпатичної нервової системи. Тому адреналін і норадреналін
наднирників називають рідкою симпатичною нервовою системою. Ефекти
адреналіну і норадреналіну реалізуються за рахунок взаємодії з альфа- і
бета-адренорецепторами. Так як практично всі клітини організму містять
ці рецептори, в тому числі клітини крові — еритроцити, лімфоцити, то
ступінь впливу адреналіну і норадреналіну як гормонів (на відміну від
симпатичної нервової системи) набагато ширша.

В адреналіна і норадреналіна виявлені численні фізіологічні ефекти, як у
симпатичної нервової системи: активація діяльності серця, розслаблення
гладеньких м’язів бронхів і т.п. (див. Вегетативна нервова система).
Особливо важливо відзначити здатність катехоламінів активувати
глікогеноліз і ліполіз. Глікогеноліз здійснюється за рахунок взаємодії з
бета-2-адренорецепторами в клітинах печінки. Відбувається наступний
ланцюг подій: активація аденілатциклази – підвищення внутрішньоклітинної
концентрації цАМФ – активація протеїнкінази (кінази фосфорилази) –
перехід неактивної фосфорилази В в активну фосфорилазу А – розщеплення
глікогену до глюкози. Процес цей здійснюється досить швидко. Тому
адреналін і норадреналін використовуються в реакції організму на
надмірно небезпечні впливи, тобто в стрес-реакції (див. Стрес). Ліполіз
— розщеплення жиру до жирних кислот і гліцерину як джерел енергії
відбувається в результаті взаємодії адреналіну і норадреналіну з бета-1
і бета-2-адренорецепторами. При цьому ланцюг подій такий:
аденілатциклаза (активація) – підвищення внутрішньоклітинної концетрації
цАМФ – активація протеїнкінази – активація тригліцеридліпази –
розщеплення жиру до жирної кислоти і дигліцерида, а потім послідовно за
участю вже активних ферментів дигліцеридліпази і моногліцеридлипази — до
жирних кислот і гліцерину.

Крім того, катехоламіни беруть участь в активації термогенезу (продукції
тепла), в регуляції секреції багатьох гормонів. Так, за рахунок
взаємодії адреналіну з бета-адренорецепторами підвищується продукція
глюкагона, реніну, гастрина, паратгормона, кальцитоніна, інсуліну,
тиреоїдних гормонів. При взаємодії катехоламінів з
бета-адренорецепторами пригнічується вироблення інсуліну.

Один з важливих напрямків у сучасній ендокринології катехоламінів — це
процес керування синтезом адренорецепторів. В даний час інтенсивно
досліджується питання про вплив різних гормонів і інших факторів на
рівень синтезу адренорецепторів.

Згідно даним деяких дослідників, у крові людини і тварин, можливо, є ще
один вид гормону, близький за значенням до катехоламінів, який найбільше
тропний до бета-адренорецепторів. Умовно він названий ендогенний
бета-адреноміметик. Не виключено, що у вагітних жінок цей фактор
відіграє вирішальну роль у процесі гальмування маткової активності і
виношування плоду. За рахунок передродового зниження концентрації
бета-адренорецепторів у міометрії, що, імовірно, відбувається при участі
простагландинів, вплив цього фактора як інгібітора скорочувальної
діяльності матки знижується, що створює умову для індукції родового
акта.

За даними американських дослідників, плід напередодні пологів починає
продукувати катехоламіни у великих кількостях, що приводить до активації
синтезу простагландинів у плодових оболонках, а отже, і до індукції
пологів. Таким чином, не виключено, що катехоламіни плоду є тим самим
сигналом, що виходить від плоду і запускає родовий акт.

Недавно нами була встановлена наявність у крові людини і тварин, а також
в інших біорідинах (у лікворі, навколоплодових водах, слині і сечі)
факторів, що змінюють адренореактивність органів і тканин. Вони одержали
назву адреномодуляторів прямої (швидкої) і непрямої (уповільненої) дії.
До адреномодуляторів прямої дії відносяться ендогенний сенсибілізатор
(?-адренорецепторів (ЕСБАР), що підвищує чутливість клітин, що містять
?-адренорецептори, до катехоламінів у сотні разів, а також ендогенний
блокатор ?- адренорецепторів (ЕББАР), що, навпаки, знижує
?-адренореактивність. Не виключено, що по своїй природі ЕСБАР — це
комплекс амінокислот: три ароматичні амінокислоти (гістидин, триптофан і
тирозин) подібно ЕСБАР здатні значно підвищувати (?-адренореактивність
гладеньких м’язів матки, судин, трахеї. Ці дані означають, що реакція
клітини або органа на катехоламіни залежить не тільки від концентрації
?- і ?-адренорецепторів і рівня катехоламінів, але і від вмісту в
середовищі адреномодуляторів, що може теж змінюватися. Наприклад, у
жінок наприкінці доношеної вагітності вміст ЕСБАР у крові й у
навколоплідних водах значно знижується, що сприяє індукції родової
діяльності.

КОРА НАДНИРНИКІВ. МІНЕРАЛОКОРТИКОЇДИ.

У корі наднирників є три зони: зовнішня — клубочкова, або гломерулярна,
середня — пучкова, або фасцикулярна, і внутрішня — сітчаста, або
ретикулярна. Вважається, що у всіх цих зонах продукуються стероїдні
гормони, джерелом для який служить холестерин.

У клубочковій зоні в основному продукуються мінералокортикоїди, у
пучковій — глюкокортикоїди, а в сітчастій — андрогени і естрогени, тобто
статеві гормони.

До групи мінералокортикоїдів відносяться: альдостерон,
дезоксикортикостерон, 18-оксикортикостерон, 18-оксидезоксикортикостерон.
Основний представник мінералокортикоїдів — альдостерон.

Механізм дії альдостерону зв’язаний з активацією синтезу білка, що бере
участь у реабсорбції іонів натрію. Цей білок можна назвати як
калій-натрій-активуюча АТФ-аза, або білок, індукований альдостероном.
Місце дії (клітини-мішені) — це епітелій дистальних канальців нирки, в
яких за рахунок взаємодії альдостерону з альдостероновими рецепторами
підвищується продукція мРНК і рРНК і активується синтез білка —
переносника натрію. В результаті цього нирковий епітелій підсилює процес
зворотного всмоктування натрію з первинної сечі в інтерстиціальну
тканину, а відтіля – у кров. Механізм активного транспорту натрію (з
первинної сечі в інтерстицій) зв’язаний із протилежним процесом —
екскрецією калію, тобто видаленням іонів калію з крові в кінцеву сечу. У
процесі реабсорбції натрію пасивно зростає і реабсорбція води. Таким
чином, альдостерон є натрійзберігаючим, а також калійуретичним гормоном.
За рахунок затримки в організмі іонів натрію і води альдостерон сприяє
підвищенню рівня артеріального тиску.

Альдостерон також впливає на процеси реабсорбції натрію в слинних
залозах. При рясному потовиділенні альдостерон сприяє збереженню натрію
в організмі, перешкоджає його втраті не тільки із сечею, але і з потом.
Калій же, навпаки, з потом видаляється при дії альдостерону.

Регуляція продукції альдостерону здійснюється за допомогою декількох
механізмів: головний з них — ангіотензиновий — під впливом
ангіотензина-ІІ (а його продукція зростає під впливом реніну — див.
вище), підвищується продукція альдостерону. Другий механізм — підвищення
продукції альдостерону під впливом АКТГ, але в цьому випадку посилення
викиду альдостерону набагато менше, ніж під впливом ангіотензина-ІІ.
Третій механізм — за рахунок прямого впливу натрію і калію на клітини,
які продукують альдостерон. Не виключене існування інших механізмів
(простагландинового, кінінового й ін.). Вище уже відзначалося, що
натрійуретичний гормон, або атріопептин, є антагоністом альдостерону:
він, по-перше, сам по собі знижує реабсорбцію натрію, а по-друге, блокує
продукцію альдостерону і механізм його дії.

ГЛЮКОКОРТИКОЇДИ

Серед різних глюкокортикоїдів найбільш важливими є кортизол, кортизон,
кортикостерон, 11-дезоксикортизол, 11-дегідрокортикостерон. Найбільш
сильний фізіологічний ефект належить кортизолу.

У крові глюкокортикоїди на 95% зв’язуються з альфа-2-глобулінами. Цей
транспортний білок одержав назву транскортин, або
кортикостероїдзв’язуючий глобулін. До 5% глюкокортикоїдів зв’язується з
альбуміном. Ефект глюкокортикоїдів визначається вільною його порцією.
Метаболізуються глюкокортикоїди в печінці під впливом ферментів 5-бета-
і 5-альфа-редуктази.

Фізіологічні ефекти глюкокортикоїдів дуже різноманітні. Частина з них
мають корисний для організму ефект, що дозволяє виживати в умовах
критичних ситуацій. Частина ефектів глюкокортикоїдів є своєрідною платою
за порятунок.

Отже:

1) Глюкокортикоїди викликають підвищення вмісту в крові глюкози (тому —
відповідно назва). Це підвищення відбувається за рахунок того, що
гормони викликають активацію глюконеогенеза — утворення глюкози з
амінокислот і жирних кислот. Цей процес відбувається в печінці за
рахунок того, що глюкокортикоїди, з’єднуючись у гепатоцитах з
відповідними рецепторами, попадають у ядра, де викликають активацію
процесу транскрипції — підвищення рівня мРНК і рРНК, активацію синтезу
білків-ферментів, що беруть участь у процесах глюконеогенеза —
тирозинамінотрансферази, триптофанпірролази, серинтреоніндегідратази і
т.д. Одночасно в інших органах і тканинах, зокрема, у кісткових м’язах
глюкокортикоїди гальмують синтез білків для того, щоб створити депо
амінокислот, необхідних для глюконеогенеза.

2) Глюкокортикоїди викликають активацію ліполіза для появи ще одного
джерела енергії — жирних кислот.

Отже, головний ефект глюкокортикоїдів — це мобілізація енергетичних
ресурсів організму.

3) Глюкокортикоїди пригнічують усі компоненти запальної реакції —
зменшують проникність капілярів, гальмують ексудацію, знижують
інтенсивність фагоцитозу. Ця властивість використовується в клінічній
практиці — для зняття запальних реакцій, наприклад, після проведення
операції на оці з приводу катаракти хворим рекомендується щодня вводити
очні краплі, що містять глюкокортикоїди (кортизон, гідрокортизон).

4) Глюкокортикоїди різко знижують продукцію лімфоцитів (Т- і В-) у
лімфоїдній тканині — при масивному підвищенні рівня в крові
глюкокортикоїдів спостерігається спустошення тимуса, лімфатичних вузлів,
зниження в крові рівня лімфоцитів. Під впливом глюкокортикоїдів
знижується продукція антитіл, зменшується активність Т-кіллерів,
знижується інтенсивність імунологічного нагляду, знижується
гіперчутливість і сенсибілізація організму. Все це дозволяє розглядати
глюкокортикоїди як активні імунодепресанти. Це властивість
глюкокортикоїдів широко використовується в клінічній практиці для
зниження імунного захисту організму хазяїна і т.п. У той же час отримані
дані про те, що через депресію імунологічного нагляду зростає небезпека
й імовірність розвитку пухлинного процесу, тому що пухлинні клітини, що
з’являються щодня, не можуть ефективно елімінуватися з організму в
умовах підвищеного рівня глюкокортикоїдів.

5) Глюкокортикоїди, імовірно, підвищують чутливість гладких м’язів судин
до катехоламінів, тому на тлі глюкокортикоїдів підвищується спазм судин,
особливо дрібного калібру, і зростає артеріальний тиск. Це властивість
глюкокортикоїдів, імовірно, лежить в основі таких явищ, як виразки
шлунка і дванадцятипалої кишки, порушення мікроциркуляції в судинах
міокарда і як наслідок — розвиток аритмій, порушення фізіологічного
стану шкірних покривів — екземи, псоріаз.

Усі ці явища спостерігаються в умовах підвищеного вмісту ендогенних
глюкокортикоїдів (при стрес-реакції) або в умовах тривалого введення
глюкокортикоїдів з лікувальною метою.

6) В низьких концентраціях глюкокортикоїди викликають підвищення діурезу
— за рахунок збільшення швидкості клубочкової фільтрації і, можливо, за
рахунок пригнічення викиду АДГ. Але при високих концентраціях
глюкокортикоїди поводяться як альдостерон — викликають затримку натрію і
води в організмі.

7) Глюкокортикоїди підвищують секрецію соляної кислоти і пепсину в
шлунку, що разом із судинозвужувальним ефектом приводить до появи
виразок шлунка.

8) При надлишковій кількості глюкокортикоїди викликають демінералізацію
кісток, остеопороз, втрату кальцію із сечею, знижують всмоктування
кальцію в кишечнику, поводяться як антагоніст вітаміну Д3.

В цих же умовах внаслідок гальмування синтезу білка в скелетних м’язах
спостерігається в людини м’язова слабість.

9) За рахунок активації ліполіза при дії глюкокортикоїдів підвищується
інтенсивність перекисного окислювання ліпідів (ПОЛ), що приводить до
нагромадження в клітинах продуктів цього окислювання, які істотно
порушують функцію плазматичної мембрани.

10) Глюкокортикоїди впливають і на діяльність ЦНС, на функцію ВНД — вони
підвищують обробку інформації, поліпшують сприйняття зовнішніх сигналів,
що діють на багато рецепторів — смакові, нюхові і т.п. Однак при
недоліку й особливо при надлишковому вмісті глюкокортикоїдів
спостерігаються істотні зміни в стані ВНД — аж до виникнення шизофренії
(при тривалому стресі!).

Регуляція продукції глюкокортикоїдів здійснюється за рахунок двох
гормонів — кортиколіберина й АКТГ.

Кортиколіберин являє собою 41-амінокислотний пептид, що продукується
нейронами аркуатного, дорсомедіального, вентромедіального ядер
гіпоталамуса, але особливо його багато продукується в паравентрикулярних
ядрах гіпоталамуса. Цей гормон, надходячи через портальну систему в
аденогіпофіз, взаємодіє з кортиколібериновими рецепторами клітин, які
продукують АКТГ (гіпофіз) і за рахунок циклу подій (активація
аденілатциклази, підвищення внутрішньоклітинної концентрації цАМФ,
активація протеїнкінази, фосфорилювання білка), збільшує продукцію і
викид АКТГ.

На продукцію кортиколіберина впливають багато факторів. Її підсилюють
усілякі стресори, що через кору, лімбічну систему і ядра гіпоталамуса
впливають на кортиколіберинпродукуючі нейрони. Аналогічний ефект
викликають ацетилхолін, серотонін, а також імпульси, що йдуть з центра
добової біоритміки — супрахіазматичного ядра гіпоталамуса. Гальмування
продукції кортиколіберина відбувається під впливом ГАМК
(гамма-аміномасляна кислота, компонент стреслімітуючої системи),
норадреналіна, мелатоніна (гормон епіфіза) і за рахунок самих
глюкокортикоїдів: коли їхня концентрація в крові зростає, то по
механізму негативного зворотного зв’язку відбувається гальмування
продукції кортиколіберина.

АКТГ продукується в аденогіпофізі. Являє собою 39-амінокислотний пептид,
що синтезується з попередника проопіомеланокортіна.

Досягаючи клітин пучкової зони кори наднирників АКТГ взаємодіє зі
специфічними рецепторами, розташованими на цих клітинах, активує
аденілатциклазу, збільшує внутрішньоклітинну концентрацію цАМФ, підвищує
активність протеїнкінази, в результаті чого зростає ряд процесів:

а) АКТГ прискорює надходження вільного холестерину з плазми в клітини
наднирників, підсилює синтез холестерину, активує внутрішньоклітинний
гідроліз ефіру холестерину, в остаточному підсумку істотно підвищує
внутрішньоклітинну концентрацію холестерину;

б) підсилює активність ферменту, що переносить холестерин у мітохондрії,
де здійснюється перетворення холестерину в прегненолон;

в) підсилює швидкість утворення прегненолона в мітохондріях з
холестерину, що туди надходить;

г) за рахунок підвищення синтезу білка (цАМФ — залежна активація)
наростає маса наднирників, що підвищує можливості органа як продуцента
глюкокортикоїдів;

д) одночасно АКТГ за рахунок взаємодії з рецепторами жирової тканини
викликає посилення ліполіза (побічний ефект АКТГ);

е) за рахунок здатності АКТГ активувати перехід тирозину в меланін під
впливом АКТГ відбувається посилення пігментації.

Для продукції АКТГ характерна ритмічність, що визначається ритмічністю
виділення кортиколіберина; максимальна секреція ліберина, АКТГ і
глюкокортикоїдів спостерігається ранком у 6—8 годин, а мінімальна — між
18 і 23 годиннами. Гальмування продукції АКТГ відбувається під впливом
самих глюкокортикоїдів — кортизола й інших. У тих випадках, коли
наднирники уражені (наприклад, туберкульозний процес), то через низький
зміст глюкокортикоїдів гіпофіз постійно продукує у підвищених кількостях
АКТГ, що викликає ряд ефектів, у тому числі пігментацію (бронзова
хвороба).

Така докладна інформація про глюкокортикоїди, кортиколіберин, АКТГ
обумовлена важливістю цієї системи в процесах життєдіяльності організму,
у тому числі в процесах адаптації організму до дії несприятливих
факторів середовища, що одержали назву стрес-реакції. Вивчення проблеми
стресу є однією з важливих задач теоретичної медицини.

СТРЕС АБО ЗАГАЛЬНИЙ АДАПТАЦІЙНИЙ СИНДРОМ

Вчення про стрес — один з ведучих розділів сучасної медицини.
Основоположником цього напрямку є Ганс Сельє (1907—1982 р.), який був
студентом Празького університету, що у 1926 р. опублікував перші
спостереження про хворих, що страждають самими різними соматичними
нездужаннями. У всіх таких хворих спостерігалася втрата апетиту, м’язова
слабість, підвищений артеріальний тиск, втрата мотивації до досягнень.
Він позначив ці симптоми як «синдром просто хвороби». Одночасно він
показав, що в організмі в багатьох людей при хворобі спостерігаються
одноманітні порушення: зміни в корі наднирників (гіпертрофія,
крововиливи), виснаження лімфоїдної тканини (лімфатичних вузлів,
тимуса), виразки шлунка. Для опису сукупності всіх неспецифічних змін
всередині організму він ввів поняття «стрес». В наступному він довгі
роки — до кінця свого життя — працював в інституті експериментальної
медицини і хірургії в Монреалі, який потім став Міжнародним інститутом
стресу.

У 1936 р. у відомому журналі «Нейче» (Природа) у розділі «Листи до
редактора» у невеликий по розміру статті Г. Сельє сформулював своє
представлення про стрес і одночасно ввів нове поняття — «Синдром, який
викликається різними агентами, що ушкоджують», або «загальний
адаптаційний синдром», або «синдром біологічного стресу». В нашій
літературі іноді його називають «генералізованний адаптаційний синдром».

Термін «стрес» узятий з області фізики, він показує явище напруги, або
тиск сили, що прикладається до системи. Цей термін застосовувався і до
Сельє в художній літературі. Так, англійський поет Роберт Маннінг у 1903
р. писав: «І це борошно була манна небесна, котру Господь послав людям,
що перебували у пустелі 40 зим і знаходились у великому стресі».

Сучасні визначення стресу звучать так:

Стрес — це неспецифічна реакція організму на будь-яку вимогу ззовні (Г.
Сельє, 1974).

Стрес — це реакція організму на значний подразник. А по своїй природі
стресова реакція є психофізіологічна.

Стрес — це спосіб досягнення резистентності (стійкості) організму при
дії на нього фактора, що ушкоджує. Стрес одночасно є і способом
тренування захисних механізмів організму.

На думку Сельє і його прихильників, стрес — це вроджений захисний
механізм, що на ранніх етапах еволюції дав можливість людині вижити в
первісних умовах; стресова реакція дозволяє підготуватися організму до
порушення.

Отже, в нормальному здоровому організмі людини існує механізм,
спрямований на боротьбу з несприятливим фактором, вплив якого може
привести до загибелі організму. Цей механізм і одержав назву
стрес-реакція, або загальний адаптаційний синдром.

Види стресу. Розрізняють стрес гострий і хронічний. У першому випадку
механізми захисту включаються на короткий час — на момент дії
подразника-стресора, у другому випадку стресор діє довгостроково, і тому
реакція на нього, механізм захисту від цього стресора має свої
особливості, що зажадало введення поняття «хронічний стрес». Розрізняють
фізичний стрес і емоційний (психогенний) – у першому випадку має місце
захист від впливу фізичних факторів (опік, травма, надсильний шум), у
другому випадку — захист від психогенних факторів, що викликають
негативні емоції.

М. Сельє ввів також поняття — еустрес і дистрес. Еустрес — це (дослівно)
— гарний стрес, захисна реакція протікає без втрат для організму,
безболісно, дистрес — (дослівно) — це надмірний стрес, захист від
фактора, що ушкоджує, відбувається зі збитком для організму, з
ослабленням його можливостей. Ясно, що чим вище інтенсивність
стресорного впливу, тим вище імовірність переходу еустреса в дистрес.

Стрессори. В сучасній літературі під цим терміном розуміють усі фактори
зовнішнього або внутрішнього середовища, що викликають реакцію стрес,
такі фактори, що є небезпечними для здоров’я і цілісності організму. До
таких факторів відносять наступні ситуації:

1) шкідливі стимули навколишнього середовища (загазованість, високий
рівень радіації, несприятливий мікроклімат, наприклад, холодний або
жаркий клімат і т.д.);

2) порушення фізіологічних процесів в організмі, наприклад, при різних
захворюваннях, в тому числі — інфекційних, соматичних і т.п.;

3) необхідність прискореної обробки інформації, тобто робота в умовах
дефіциту часу;

4) робота в умовах ризику для власного життя або життя інших людей;

5) усвідомлювана загроза життю;

6) ізоляція і ув’язнення;

7) остракізм (вигнання, гоніння), груповий тиск;

8) відсутність контролю над подіями;

9) відсутність мети в житті;

10) депривація — відсутність подразників.

М. Сельє вважав, що стрес завжди є, і на організм у будь-яких умовах
впливають стресори. Рівень фізіологічного стресу (еустреса) найбільше
низький у час байдужості, але він завжди вище нуля. Приємні і неприємні
емоційні порушення супроводжуються зростанням фізіологічного стресу.
Сельє вважав, що відсутність мети — один з найдужчих стресорів, що
викликають розвиток патологічного процесу, наприклад, виразки шлунка,
інфаркту, гіпертонії.

Механізми стресу. У реалізації адаптаційних реакцій організму,
спрямованих на протидію агенту, що ушкоджує, беруть участь різні
механізми, що об’єднані під терміном «стрес» або «загальний адаптаційний
синдром». В останні роки механізми, що беруть участь у цьому процесі,
називають реалізуючими системами. А механізми, що перешкоджають розвитку
стрес-реакції або знижують побічні негативні ефекти стрес-реакції,
одержали назву «стресс-лімітуючі системи» або «системи природної
профілактики стресу».

Стрес — це неспецифічний компонент адаптації, завдяки якому
мобілізуються енергетичні і пластичні ресурси організму для специфічної
адаптаційної перебудови різних систем організму.

Роздратування, що в остаточному підсумку викликає стрес, спочатку
обробляється в мозку: інформація від рецепторів надходить у неокортекс і
одночасно в ретикулярну формацію, лімбічну систему і гіпоталамус,
оцінюється з позицій емоційного стану. У неокортексі два потоки —
«нейтральний» і «емоційно зафарбований» сходяться, на підставі чого
відбувається оцінка значимості інформації для організму, і якщо
подразник сприймається як погроза, або викликає щось украй неприємне, то
у відповідь виникає сильне емоційне порушення, що запускає подальший
ланцюг подій.

Таким чином, стресор — це фактор, інтерпретація якого в мозку викликає
емоційну реакцію. З цих позицій дуже важлива оцінка подій, різних
впливів людиною. Тому профілактика стресу багато в чому зв’язана з
правильною оцінкою ситуації. Не випадково існує уявлення про конфліктну
особистість — особистість, що багато хоче, але мало має.

Отже, сильне емоційне порушення викликає насамперед активацію вищих
вегетативних центрів, в тому числі ерготропних, в основному задніх ядер
гіпоталамуса, і активацію симпатичної нервової системи: це підвищує
функціональні можливості серцево-судинної і дихальної систем, скелетних
м’язів. Одночасно як показують дослідження останніх років, відбувається
і підвищення активності трофотропних ядер гіпоталамуса, що підвищує
активність парасимпатичної системи — це забезпечує високі можливості
відбудовних процесів, спрямованих на збереження гомеостаза в організмі.

Отже, активація симпатичної і парасимпатичної системи — це 1-й етап у
реакції або в системі загального адаптаційного синдрому.

Якщо стресор продовжує діяти, то можливості симпатичної системи через
обмеженість запасів медіаторів не дозволяють протидіяти йому і тоді
включається другий механізм (або 2-й етап стрес-реакції), що одержав
назву реакції «битви-втечі». Центральний орган цього механізму —
мозковий шар наднирника. Реакція «битви-втечі» розглядається як
мобілізація організму, що підготовляє м’язи до активності у відповідь на
дію стресора. Вона дозволяє організму або боротися з загрозою, або бігти
від неї. Передбачається, що початок цієї реакції — це порушення
дорзомедіальної частини мигдалеподібного ядра (одного з центральних
утворень лімбічної системи). З мигдалеподібного ядра могутній потік
імпульсів йде до ерготропних ядер гіпоталамуса, відтіля імпульсація
направляється до грудного відділу спинного мозку, а потім до мозкового
шару наднирника. У відповідь відбувається викид адреналіну і
норадреналіну, в результаті чого зростає артеріальний тиск, збільшується
серцевий викид, знижується кровотік у непрацюючих м’язах і органах,
зростає рівень вільних жирних кислот (активація ліполіза), рівень
триглицеридів, холестерину, глюкози. Тривалість цієї реакції приблизно в
10 разів більша, ніж 1-ї (активації симпатичної системи), але якщо
стресор продовжує шкідливо впливати, не компенсуючись реакцією
«битва-втеча», то настає наступний етап у стрес-реакції – активація
інших ендокринних механізмів (ендокринних осей): адренокортикального,
соматотропного і тиреоїдного. В цілому, 1-й і 2-й механізм стрес-реакції
іноді називають як симпато-адреналова реакція (САР).

Адренокортикальний механізм являє собою центральну ланку стрес-реакції.
Цей механізм включається в тому випадку, якщо активація симпатичної
нервової системи і мозкового шару наднирника (САР) виявляється
неефективною. Ланцюг подій у цьому випадку такий: неокортекс –
септально-гіпоталамічний комплекс – виділення кортиколіберина –
виділення АКТГ – виділення глюкокортикоїдів і, частково, підвищення
продукції мінералокортикоїдів. Головне в цьому захисному механізмі — це
продукція глюкокортикоїдів — кортизола, гідрокортизона й інших гормонів
цієї групи. Ці гормони викликають насамперед значне підвищення
енергетичних запасів: зростає рівень глюкози (за рахунок глюконеогенеза)
і вільних жирних кислот. Однак надмірне виділення глюкокортикоїдів
приводить одночасно і до небажаних ефектів (це називають платою за
адаптацію): різко знижується інтенсивність імунних механізмів,
відбувається тіміколімфатична атрофія, зростає ризик утворення виразок
шлунка, розвитку інфаркту міокарда (за рахунок спазму судин). Підвищення
продукції альдостерона, що виникає при посиленому викиді в кров АКТГ,
викликає підвищену реабсорбцію іонів натрію в нирках, пасивну
реабсорбцію води, що одночасно приводить до росту артеріального тиску.

Багато авторів вважають, що одночасно активується соматотропний
механізм: неокортекс – септально-гіппокампово-гіпоталамічне порушення –
виділення соматоліберина гіпоталамусом – виділення соматотропного
гормону аденогіпофізом. СТГ за рахунок вивільнення соматомедина підвищує
резистентність до інсуліну, (як при діабеті), прискорює мобілізацію
накопичених в організмі жирів, а, в результаті, усе це приводить до
підвищення вмісту в крові глюкози і вільних жирних кислот.

Крім того, відбувається активація тиреоїдного механізму (тиреоїдної
осі): неокортекс – септально-гіппокампово-гіпоталамічне порушення –
тироліберин гіпоталамуса – ТТГ аденогіпофіза – тиреоїдні гормони
щитовидної залози – трийодтиронін (Т3) і тироксин (Т4). Тиреоїдні
гормони підвищують чутливість тканин до циркулюючого в крові
катехоламінів, підвищують рівень енергоутворення, активізують діяльність
серця (ЧСС, скоротність), викликають підвищення артеріального тиску.

Одночасно, порушення гіпоталамічних областей викликає підвищену
продукцію бета-ліпотропіна, що в остаточному підсумку викликає утворення
ендогенних опіатів — енкефалінів, ендорфінів, динорфінів. Ці речовини,
як буде сказано нижче, є компонентами стреслімітуючої системи.

Активація трьох ендокринних механізмів (осей): адренокортикального,
соматотропного і тиреоїдного — являє собою загальний адаптаційний
синдром або стрес-реакцію. Згідно Г. Сельє, у цій реакції варто виділяти
три стадії: 1) тривоги (бойової тривоги), 2) резистентності і 3)
виснаження. Ці стадії відбивають динаміку відповіді організму на
довгостроково діючий стресор.

1) Стадія тривоги (бойової тривоги, аларм) являє собою струс всього
організму, заклик до зброї, мобілізацію всіх захисних механізмів
організму. Усі три ендокринних механізми: адренокортикальний,
соматотропний і тиреоїдний включаються в реакцію, але головна скрипка —
це адренокортикальний механізм. Ця стадія триває 6—48 годин. Вже в цю
стадію спостерігається викид лімфоцитів з тимуса (спустошення тимуса),
лімфатичних вузлів, знижується утворення еозинофілів, а в шлунку можуть
утворюватися виразки.

2) У випадку, якщо подразник продовжує діяти, те можливе настання 2-й
стадії — стадії резистентності, або стійкості. У цей період зростає
стійкість організму до даного стресора, і одночасно зростає стійкість до
інших агентів (перехресна резистентність). У цю стадію частково
знижується продукція соматотропного і тиреоїдних гормонів, що приводить
до гіпертрофії кори наднирників і істотному збільшенню продукції
глюкокортикоїдів. У підсумку, незважаючи на дію агресора, має місце
збереження гомеостазу організму, що і виражається в стійкому стані
організму. Однак ця стадія може перейти в наступну — фінальну стадію,
тому що можливості синтезу глюкокортикоїдів не безмежні, а також
знижується ефективність їхнього впливу на органи-мішені. Тому при
триваючому впливі стресора може відбутися перехід до 3-й стадії.

3-я стадія — стадія виснаження. У цей період зменшуються розміри кори
наднирників, знижується продукція глюкокортикоїдів і одночасно знову
запускаються в реакцію соматотропний і тиреоїдний механізми і знову
організм повертається до реакції «бойової тривоги». У цю стадію
відбувається загибель організму.

Отже, стрес-реалізуючі системи — це симпатична система, мозковий і
корковий шар наднирників (продукція адреналіну, норадреналіну,
глюкокортикоїдів, мінералокортикоїдів), аденогіпофіз (СТГ) і щитовидна
залоза (Т3, Т4).

Стреслімітуюча система. В процесі еволюції в організмі з’явилися
механізми, що перешкоджають побічним ефектам дії учасників реакції або
знижують інтенсивність їхнього впливу на органи-мішені. До цих
механізмів відносять: ГАМК-ергічну систему (або просто — ГАМК),
ендогенні опіати, простагландини, антиоксидантну систему і
парасимпатичну нервову систему.

1. ГАМК-ергічна система: гамма-аміномасляна кислота продукується
багатьма нейронами ЦНС, в тому числі гальмівними. Під впливом ферментів
ГАМК перетворюється в мозку в ГОМК — гамма-оксимасляну кислоту, що має
здатність гальмувати діяльність багатьох структур мозку, в тому числі
гіпоталамуса. В результаті не відбувається запуск стрес-реакції. В
експериментах було показано, що попереднє введення тварині ГОМК
запобігає розвитку в нього стрес-реакції на вплив стресора.

2. Під впливом стресора в гіпофізі зростає продукція бета-ліпотропіна, з
якого утворюються ендогенні опіати — енкефаліни, ендорфіни, динорфіни.
Ці речовини викликають ейфорію, знижують болючу чутливість (як
компоненти антиноцицептивної системи), підвищують працездатність,
збільшують можливість виконання тривалої м’язової роботи, знижують
почуття тривоги. В цілому, ці речовини знижують психогенні реакції
людини на подразники, зменшуючи інтенсивність емоційної реакції, що
запускає стрес-реакцію.

3. Простагландини — це переважно простагландини групи Е (ПГЕ). Їх
продукція при стрес-реакції зростає, тому що глюкокортикоїди викликають
активацію перекисного окислення ліпідів і вихід лізосомальних ферментів,
в тому числі — фосфоліпази А2, що бере участь в утворенні попередника ПГ
— арахідонової кислоти. Простагландини групи Е знижують чутливість ряду
тканин до дії катехоламінів (за рахунок зменшення концентрації вільних
адренорецепторів). Особливо це виражено у відношенні чутливості нейронів
ЦНС до норадреналіну. Таким чином, простагландини знижують вираженність
стрес-реакції.

4. Антиоксидантна система. При дії глюкокортикоїдів, як уже
відзначалося, активується перекисне окислювання ліпідів (ПОЛ), у
результаті чого утворюються вільні радикали, що приводять до активації
багатьох біохімічних реакцій у клітці, що порушує її життєдіяльність
(плата за адаптацію). Однак в організмі є ендогенні «погашувачі» цих
вільнорадикальних процесів. Вони одержали назву антиоксиданти. До них
відносяться — фермент супероксиддисмутаза, вітамін Е, сірковмісні
амінокислоти (цистеїн, цистин). Останнім часом йде інтенсивний пошук
ефективних антиоксидантів. Поки з успіхом використовується вітамін Е.

5. Трофотропні механізми. На думку Еверлі і Розенфельда, активація
парасимпатичної нервової системи під час стрес-реакції являє собою
найважливіший механізм захисту від побічних ефектів глюкокортикоїдів і
інших учасників стрес-реакції.

Крім запуску цього захисного механізму природним шляхом (неокортекс –
гіпоталамус – парасимпатичні центри стовбура мозку і сакрального відділу
спинного мозку), існує можливість штучного підвищення активності
парасимпатичної системи, що можна використовувати як засіб профілактики
і боротьби зі стресом.

Зокрема, пропонується використовувати такі фактори як помірне фізичне
навантаження (після нього підвищується тонус парасимпатичної нервової
системи), м’язева релаксація, психологічна релаксація або медитація.
Медитація являє собою різні форми зосередження — повторення окремих фраз
або слів («мантра»), повторення фізичних дій, наприклад, дихальні рухи з
концентрацією уваги на них, зосередження на якійсь парадоксальній
проблемі (наприклад: як звучить хлопок однієї долоні?), зорова
концентрація. Важливе місце в системі профілактики займає дихальний рух:
Еверлі і Розенфельд стверджують, що перехід на діафрагмальне диханння
приводить до підвищення активності парасимпатичного відділу ЦНС і тим
самим до зниження впливу стресора на організм (реберний і ключичний
подих активують симпатичну нервову систему).

Стрес і хвороби. За рахунок надмірного виділення глюкокортикоїдів
можливі різні побічні ефекти (плата за адаптацію до стресора). Так,
відомо, що тривале виділення глюкокортикоїдів приводить до істотного
зниження продукції тестотерона, що знижує статевий потяг і веде до
імпотенції. Розвиваються різні соматичні захворювання: виразки
кишечника, шлунка, неспецифічний виразковий коліт, гіпертонія, аритмія,
хвороба Рейно, мігренозні головні болі, бронхіальна астма, вугрі;
екзема, кропивниця, інфекції, пухлини (як результат імунодепресії), а
також можуть виникати порушення психіки — неврози, депресії. Отже,
профілактика стресу — один з найважливіших напрямків сучасної медицини.

Діагностика стресових станів. Існують різні методи, в тому чи іншому
ступені дозволяючі об’єктивно оцінити ступінь розвитку стресу.
Насамперед — це методи визначення гормонів у крові: кортизола, або
кортизону продуктів їхнього метаболізму — 17-ГОКС
(гидроксикортикостероїди), адреналіна, норадреналіна. Чим вище рівень
цих гормонів, тим вираженіший ступінь стресових реакцій. Так, в нормі
концентрація 17-ГОКС у плазмі крові людини складає 10—14 мкг/100 мл, при
стрес-реакції — 18-24, а при граничному стресі — вище 24 мкг/100 мл
крові. За добу із сечею в нормі екскретується 4-5 мкг адреналіну і 28—30
мкг норадреналіна. При помірному стресі вміст адреналіну зростає до 10—
15 мкг/добу, норадреналіна до 50—70 мкг/добу, а в умовах граничного
стресу — перевищує 15 мкг/добу і 70 мкг/добу відповідно.

Серед інших способів, що дозволяють оцінити інтенсивність стресового
стану, рекомендують використовувати електроміографію: особливо корисна
інформація у відношенні ЕМГ м’язів голови (чим вище інтенсивність
стресу, тим вище активність цих м’язів), визначення величини
артеріального тиску (вона зростає при стресі), а також різні
психологічні тести. Особливо популярний так званий Міннесотський
багатофакторний тест особистості (ММРІ), запропонований у 1967 р. Мак
Кінлі, що складається з 550 питань. Менш громіздкий і тому широко
використовується тест Тейлора, або шкала маніфестації тривоги Тейлора
(1953).

Лікування і профілактика стресових станів. Багато дослідників
рекомендують наступні заходи:.

1) терапевтичне навчання пацієнта — роз’яснення природи стресу,
з’ясування причин, що лежать в основі стресового стану пацієнта;

2) раціональне харчування, що виключає з їжі в період стресового стану
активатори ЦНС, в тому числі метилксантини, наприклад, кофеїн. Так, у
звареній каві його зміст дуже високий — 110-100 мг на 170-грамову
порцію, а в завареному чаї — 50-100 мг на 1 порцію (170 г). Таким чином,
не рекомендується в умовах підвищеного впливу стресорів вживати ці
напої. Важливо також регулярне харчування: показано, що нерегулярність
прийому сніданку — одна із самих істотних причин підвищення реакції
організму на дію стресора;

3) фармакологічні методи — в тому числі використання седативних
речовин;

4) різні способи релаксації — психологічна релаксація, м’язева
релаксація, дихальна гімнастика;

5) фізичні навантаження: біг підтюпцем, ходьба й інші види фізичної
активності, що виконуються в аеробному режимі, в умовах відсутності
конкуренції (без режиму змагань). В середньому в тиждень рекомендується
3-4-кратні заняття по 15-40 хвилин кожне.

6) психотерапія, гіпноз.

Адаптація до стресорів. Організм здатний адаптуватися до дії стресорів.
При цьому зростає потужність стрес-реалізуючих і стреслімітуючих систем,
одночасно підвищується стійкість організму до іонізуючої радіації,
гіпоксії, хімічних факторів що ушкоджують клітину, — виникає позитивна
перехресна адаптація. У той же час гальмується функція статевих залоз як
результат блокади продукції тестостерону (негативна перехресна
адаптація).

ЛІТЕРАТУРА:

“Нормальна фізіологія “,- ( під ред.
В.І.Філімонова),-Київ,-“Здоров?я”,-1994,-с.188-230.

“Основы физиологии человека» (под
ред.Б.И.Ткаченко),-Санкт-Петербург,-1994,-с.169-200.

«Физиология человека»,- (под
ред.Н.А.Агаджаняна),-Санкт-Петербург,-1988,-с.123-131.

«Нормальная физиология»,-(под ред.К.В.Судакова ),-МНА
Москва,-1999,-с.96-534.

«Физиология человека» ,-(под ред.Г.Тевса и
Р.Шмидта),-«Мир»,-т.4,-с.221-265.

Лекція на тему:

“СТАТЕВІ ЗАЛОЗИ”

План:

Морфо-функціональні особливості статевих залоз.

Чоловічі статеві гормони, механізм дії та патофізіологічні аспекти.

Жіночі статеві гормони, механізм дії та патофізіологічні аспекти.

Статеві залози (гонади) виробляють статеві гормони. До них відносяться
жіночі статеві гормони, в тому числі естрогени (естрон, естрадіол і
естріол), прогестини (у тому числі — прогестерон), а також чоловічі
статеві гормони — андрогени (у тому числі — тестостерон). Усі вони є
гормонами стероїдної природи, синтезовані з єдиного попередника —
холестерину. До статевих гормонів варто також віднести гормональні
фактори, що беруть участь у регуляції їхньої продукції — гонадоліберин,
фолітропін (ФСГ — фолікулостимулюючий гормон), лютропін (ЛГ —
лютеїнізуючий гормон). У рамках гормональної регуляції процесів
розмноження розглядається також група гормонів, які виробляються у
плаценті, у тому числі хоріонічний гонадотропін, хоріонічний
соматомаммотропін (плацентарний лактоген), а також гормон аденогіпофіза
— пролактин і фактори, що регулюють його продукцію — пролактостатін і
пролактоліберин. Крім того, в останні роки виявлені речовини, що грають
визначену роль у регуляції репродуктивної функції людини, наприклад,
інгібін, релаксин, фактор, інгібуючий розвиток Мюллерової протоки й ін.

ГОНАДОЛІБЕРИН

Вважалося, що в гіпоталамусі виробляються два рилізинг-фактори:
фоліліберин, що стимулює виділення в гіпофізі ФСГ, і люліберин, що
стимулює викид з аденогіпофіза ЛГ. Виявилося, що обоє цих ліберинів є
декапептидом: містять 10 амінокислотних залишків і ідентичні один
одному. Тому останнім часом говорять про наявність одного гормону, що
регулює викид ФСГ і ЛГ — про гонадоліберин.

Гонадоліберинпродукуючі нейрони гіпоталамуса сконцентровані в
гіпоталамусі жіночого організму в двох місцях — у преоптичній частині
гіпоталамуса й у середній частині в області аркуатного ядра. Нейрони
преоптичної області здійснюють циклічний викид гонадоліберина і
регулюють статевий цикл — розвиток фолікула і жовтого тіла — за рахунок
циклічного виділення ФСГ і ЛГ. Цей центр функціонує з початку статевого
дозрівання, досягаючи «зрілості» до моменту його завершення. До
статевого дозрівання цей центр має високу чутливість до естрогенів і
тому не функціонує, тобто заблокований естрогенами.

Нейрони, розташовані в області середнього гіпоталамуса (аркуатне ядро),
здійснюють постійний викид гонадоліберина. Це скупчення нейронів
одержало назву тонічного центра вироблення гонадоліберина.
Передбачається, що секреція гонадоліберина здійснюється з інтервалом
60—90 хвилин. Тому при недостатності продукції гонадоліберина, що
супроводжується порушенням статевого циклу в жінок, введення
гонадоліберина з терапевтичною метою здійснюється теж пульсуючим
способом, для цього використовуються спеціальні інжектори з програмним
пристроєм. Показано, що введення гонадоліберина за звичайною методикою
(наприклад, 3 рази в день) не дає бажаного ефекту, у той час як
імпульсне введення викликає відновлення менструального циклу в жінок.

У гіпоталамусі чоловічого організму «працює» тільки один центр,
розташований в середньому гіпоталамусі. Повна блокада циклічного центра
преоптичного гіпоталамуса в осіб чоловічої статі відбувається в період
ембріонального розвитку під впливом високих концентрацій тестостерону.
Очевидно, що закріплення диференціювання гіпоталамуса по чоловічому типу
відбувається й у перший рік життя.

Багато факторів впливають на виділення гонадоліберина. Так, відомо, що
опіатні пептиди (енкефаліни, ендорфіни, динорфіни), нейротензин,
гістамін, субстанція Р, холецистокінін, вазоактивний кишковий
поліпептид, а також мелатонін, статеві гормони — пригнічують продукцію
гонадоліберина. Різні емоційні впливи можуть призупинити виділення
гонадоліберина. Не випадково, у період воєн настає так звана «аменорея»
воєнного часу.

Стало ясно, що норадренергічні, дофамінергічні і серотонінергічні
нейрони впливають на викид гонадоліберина, однак спрямованість цих
впливів поки до кінця не ясна. Не виключено, що норадренергічні нейрони
підвищують його.

При дії гонадоліберина на ФСГ- і Лг-продукуючі клітини аденогіпофіза
відбувається активація аденілатциклази і підвищення внутрішньоклітинної
концентрації цАМФ, що підвищує активність протеїнкіназ і як результат —
збільшується продукція відповідно ФСГ або ЛГ. Чому в одних випадках
(наприклад, на початку менструального циклу) гонадоліберин підвищує
головним чином продукцію ФСГ, а в наступному (перед овуляцією й у
лютеїновій фазі менструального циклу) — в основному ЛГ? Це пояснюється
тим, що концентрація рецепторів для гонадоліберина в клітинах, які
продукуються ФСГ і ЛГ — різна, і вона регулюється естрогенами. Роль
статевих гормонів — естрогенів і прогестерона, а також тестостерону —
велика в регуляції викиду гонадоліберина. Тонічний центр гіпоталамуса
чуттєвий до естрогенів: високі концентрації естрогенів підсилюють
утворення гонадоліберина, а низькі — гальмують. У чоловіків в
гіпоталамусі є фермент, що перетворює андрогени в естрогени. Тому в
чоловіків регуляція викиду гонадоліберина теж здійснюється за рахунок
естрогенів.

При вагітності, як і в лютеїнову фазу циклу, продукція гонадоліберина
гальмується прогестероном, що тимчасово затримує викид ФСГ.

ФОЛІТРОПІН І ЛЮТРОПІН (ФСГ І ЛГ)

Обоє гонадотропних гормонів продукуються базофільними клітинами
аденогіпофіза (дельта-базофіли). Кожен гормон містить приблизно 200
амінокислотних залишків і складається з 2 субодиниць: альфа- і бета-.
Альфа-субодиниця призначена для захисту гормонів від протеолітичної дії
ферментів, а бета-субодиниця має власне фізіологічний ефект.

У жінок фолітропін, або фоллікулостимулюючий гормон, викликає ріст і
дозрівання фолікула — підсилює мітоз фолікулярних клітин і синтез ДНК у
ядрах клітин, підвищує чутливість яйників до дії лютропіна і забезпечує
нормальну секрецію естрогенів.

Лютропін (ЛГ) у жінок сприяє разом із ФСГ росту фолікула, але в
основному — забезпечує процес овуляції і розвиток жовтого тіла, тобто
продукцію прогестерона.

У чоловіків ФСГ в період статевого дозрівання стимулює ріст і розвиток
гормоно-продукуючих інтерстиціальних клітин Лейдіга, а в статевозрілому
віці стимулює сперматогенез і підтримує розвиток і функцію клітин
Сертолі, що необхідні для підтримки нормальних умов сперматогенезу. ЛГ
(лютропін) стимулює утворення в клітинах Лейдіга андрогенів, у тому
числі тестостерону.

СТАТЕВИЙ РОЗВИТОК, АБО СТАТЕВА ДИФЕРЕНЦІАЦІЯ ГОНАД І СТАТЕВИХ ОРГАНІВ

Статева диференціація охоплює ряд етапів ембріонального і
постембріонального періодів, а поняття «стать» складається з ряду
взаємозалежних компонентів — біологічних, психологічних і соціальних. У
даному розділі в основному представлені дані, що стосуються біологічного
компонента.

Знання цих питань є ключем до розуміння патології і відхилень у
сексуальній поведінці людини.

Генетична стать майбутньої дитини визначається в момент злиття
яйцеклітини і сперматозоїда. Він обумовлений набором статевих хромосом,
що утворюються в зиготі при з’єднанні материнських і батьківських гамет.
Каріотип 46 XX дає розвиток по жіночому типу, а каріотип 46 ХУ — по
чоловічому. Однак шлях до чоловічого організму досить складний, для
цього ще потрібно багато різних умов.

До 6 тижнів внутрішньоутробного розвитку чоловічі і жіночі статеві
залози розвиваються з одного недиференційованого зачатка, що складається
з коркової і мозкової речовини (коркова речовина потім переходить у
яйник, а мозкова — у яєчко). Наявна також Мюллерова протока, що в
жіночому організмі переходить у матку і маткові труби, і Вольфова
протока, на основі якої розвиваються в чоловічому організмі внутрішні
статеві органи.

Ген, що детермінує диференціацію зачатка гонади по чоловічому типу,
міститься в У-хромосомі. Завдяки цьому гену в організмі починає
синтезуватися специфічний мембранний білок, що одержав назву
Н-У-антигена. У клітинах організму, що розвивається, в тому числі в
клітинах гонади міститься рецептор до цього білка. Взаємодія
Н-У-антигена з цими рецепторами індукує перетворення первинної гонади в
яєчко. Якщо самці в період ембріонального розвитку ввести Н-У-антиген,
то її розвиток теж піде по чоловічому типу, хоча каріотип у неї жіночий.
В останні роки показано, що, імовірно, існує кілька варіантів антигену
типу Н-У і відповідно кілька генів (до 18), що контролюють їх синтез.

Можливо, що для диференціації первинної гонади в яйник необхідні теж
специфічні фактори, подібні до Н-У-антигена, що, імовірно, контролюються
генами Х-хромосоми.

Диференціація гонади в яйник полягає в тому, що гоноцити диференціюються
в овогонії, а мезенхімальні клітини диференціюються в тека-тканину;
диференціація гонади в яєчко виявляється в тому, що гоноцити
диференціюються в сперматогонії, а інтерстиціальні клітини — у клітини
Лейдіга.

В ембріональному періоді яйник не продукує статеві гормони, а яєчко
володіє вираженою андрогенпродукуючою властивістю. Завдяки такій різниці
в ембріональному періоді відбувається диференціація внутрішніх і
зовнішніх статевих органів. У жіночого організму цей процес
диференціації не має потреби в продукції спеціальних гормонів —
диференціація визначена генетично: в результаті з Мюллерової протоки
утвориться матка і маткові труби (матка утвориться за рахунок злиття
Мюллерових проток на 9—11 нед.). Зовнішні статеві органи диференціюються
в жінок з 12 по 20 тиж. внутрішньоутробного періоду. Вони розвиваються з
урогенітального синуса, статевого горбка і лабіосакральних валиків: з
них формуються незалежно від стану гонади піхва, клітор, великі і малі
статеві губи, переддвер’я піхви.

В організмі чоловічої статі диференціація внутрішніх статевих органів
(придатка яєчка, сім’явносної протоки, сім’яних пухирців) і зовнішніх
статевих органів (статевого члена, мошонки, простати і сечівника)
відбувається при обов’язковій участі андрогенів, у тому числі —
тестостерону (з Вольфової протоки утворяться придатки яєчка,
сем’явиносна протока, сім’янні пухирці, з урогенітального синуса —
простата і сечівник, з статевого горбка — статевий член і кавернозні
тіла, з статевих валиків — мошонка).

Яким же чином відбувається диференціація в чоловічому організмі?
Основний фактор — це тестостерон. Крім того, у клітинах Сертолі
виробляється фактор, що викликає регресію Мюллерової протоки. Цей фактор
одержав назву антимюллерівський фактор, мюллеропригнічуюча субстанція.
Він являє собою глікопротеїн. Тестостерон як основний андрогенний гормон
продукується в клітинах Лейдіга. Ці клітини починають функціонувати в
яєчку, починаючи з 8—12 тижня внутрішньоутробного розвитку, під впливом
материнського хоріонічного гонадотропіна, а в подальшому (до кінця
внутрішньоутробного розвитку) — під впливом ФСГ і ЛГ, у тому числі і ЛГ
плоду. Отже, під впливом насамперед хоріонічного гонадотропіна в крові
плода різко зростає концентрація тестостерона, що досягає рівня,
характерного для статевозрілого чоловіка. Тестостерон впливає на
клітини-мішені, в яких під впливом ферменту 5-альфа-редуктази він
перетворюється у власне гормон 5-альфа-дигідротестостерон. Саме в такій
формі, він може давати свій фізіологічний ефект —впливати на
диференціацію клітин-мішеней. В клітині дигідротестостерон з’єднується
зі специфічними рецепторами, досягає в такому вигляді ядра, зв’язується
в ньому з хроматином, в результаті — активуються відповідні гени і
стимулюється синтез необхідних білків. Рецептори, з якими зв’язується
дигідротестостерон, регулюються геном, розташованим в У-хромосомі. Крім
впливу на розвиток внутрішніх і зовнішніх статевих органів, тестостерон
впливає на диференціацію гіпоталамуса по чоловічому типу — блокує
розвиток циклічного центра продукції гонадоліберина.

Отже, для того, щоб здійснилася диференціація організму по чоловічому
типу необхідно, щоб відбувалися: 1) секреція тестостерона клітинами
Лейдіга, 2) секреція клітинами Сертолі фактора, що пригнічує розвиток
протоки Мюллера, 3) наявність у клітинах-мішенях 5-альфа-редуктази, 4)
наявність у клітинах-мішенях цитоплазматичних рецепторів до
дигідротестостерону. Будь-який дефіцит у цих ланках, будь-яке порушення
приводить до дефекту статевої диференціації.

ЖІНОЧІ СТАТЕВІ ГОРМОНИ. ЕСТРОГЕНИ. ПРОГЕСТИНИ

Виробляються в наднирниках, яйнику, а під час вагітності — у
фетоплацентарній системі (у плаценті продукуються попередники
естрогенів, а плід завершує їх синтез, тому коли рівень естрогенів
низький, те це свідчить про фетоплацентарну недостатність). В організмі
є три види естрогенів: естрон, естрадіол і естріол (відповідно, їх
позначають як Э1, Э2 і Э3 — по “кількості гідроксильних груп).
Найбільшою фізіологічною активністю володіє естрадіол. Естріол є
метаболітом естрадіола і естрона й у фізіологічному плані мало активний.
У крові естрогени зв’язуються глобулінами, синтезованими в печінці, ці ж
глобуліни зв’язують і андрогени. Метаболізм естрогенів відбувається в
печінці. Тут вони і їхні метаболіти зв’язуються з глюкуроновою і
сірчаною кислотами і видаляються з організму з жовчю і сечею.

Діють естрогени шляхом зміни синтезу білків у клітині, хоча можуть
надавати і зовнішньорецепторний ефект.

Фізіологічні ефекти естрогенів:

1) Пригнічують секрецію ФСГ і ЛГ, знижують відповідь аденогіпофіза на
гонадоліберин і в такий спосіб беруть участь у регуляції .дозрівання і
розвитку фолікула.

2) Стимулюють ріст і розвиток внутрішніх і зовнішніх статевих органів.
Недостатність естрогенів приводить до недорозвинення цих органів,
інфантилізму.

3) Стимулюють розвиток вторинних статевих ознак.

4) Підсилюють процеси кровообігу в статевих органах.

5) Приводять до зміни слизової матки— викликають процес проліферації
ендометрія.

6) Володіють вираженим анаболічним ефектом.

7) Підсилюють обмін кісткової тканини, прискорюють дозрівання скелета
(тому при ранньому статевому дозріванні швидко припиняється епіфізарний
ріст кісток і ріст в довжину зупиняється).

8) У великих дозах поводяться як мінералокортикоїди (альдостерон):
викликають затримку в організмі натрію і води. Можливо, що це має місце
при вагітності, що виражається в розвитку нефропатії.

Особливу роль відіграють естрогени при вагітності. В результаті високого
вмісту усіх фракцій естрогенів при вагітності відбувається значний ріст
м’язевої тканини матки (маса матки зростає з 50 г до 1 кг) за рахунок
гіперплазії і гіпертрофії. Естрогени сприяють ефективному
маточно-плацентарному кровообігу, а також розвитку необхідних для
процесу плодовигнання м’язевих плазматичних рецепторів окситоцинових,
серотонінових, гістамінових. Разом із прогестероном і пролактином
естрогени сприяють розвитку молочних залоз. Напередодні пологів
естрогени мають відношення до індукції родового акту.

Прогестини. Це гормони, необхідні для розвитку вагітності. Один з них —
прогестерон. Він продукується в корі наднирників, але основне місце його
утворення — це жовте тіло, а під час вагітності після 12—16 тижнів —
плацента. У крові зв’язується транскортином. Метаболізується в печінці,
де подібно естрогенам зв’язується з глюкуроновою і сірчаною кислотами і
виводиться із сечею.

Його функції різноманітні і до кінця не встановлені. У невагітних жінок
прогестерон бере участь в регуляції статевого циклу: виділяючись в
лютеїнову фазу циклу, він гальмує продукцію ФСГ і тим самим пролонговує
статевий цикл. Прогестерон сприяє посиленню секреції залозами
ендометрія, в результаті чого в секреті зростає концентрація глікогену,
необхідного для розвитку ембріона. Прогестерон володіє рядом важливих
фізіологічних ефектів — в тому числі затримує в організмі натрій і воду,
а також має виражений пірогенний ефект — підвищує температуру тіла на
0,4—0,5 град. Цей ефект широко використовується в медичній практиці для
визначення часу настання овуляції, тому що після овуляції починає
функціонувати жовте тіло і продукуватися прогестерон.

Під час вагітності прогестерон разом з естрогенами сприяє морфологічним
перебудовам у матці, міометрії, молочних залозах. Вважалося, що
прогестерон гальмує скорочувальну діяльність матки і блокує ефекти
стимуляторів, сприяє виношуванню плода. Широке поширення одержала в
50—60-ті роки теорія прогестеронового блоку Чапо. У дослідах на тваринах
показано, що пологи не можуть початися, якщо рівень продукції
прогестерона не знизиться до мінімальних значень. Це типово для кролика,
пацюка, свині. У жінок, однак, ситуація інша. Напередодні пологів рівень
прогестерона не тільки не знижується, а навпаки, має тенденцію до
підвищення. Отже, пологи в жінок проходять на тлі високого вмісту
прогестерона. Виходить, прогестерон не здатний гальмувати скорочувальну
діяльність матки в жінок? Імовірно, це положення справедливе для 2-го і
3-го триместрів вагітності, коли на допомогу прогестероновому механізму
приходить бета-адренорецепторний інгібуючий механізм, що викликає
пригнічення спонтанної і викликаної скорочувальної активності міометрія.
У першому триместрі прогестерон, можливо, усе-таки здійснює прямий
гальміний вплив на матку: при його недостатності має місце загроза
переривання вагітності або викидень.

З огляду на те, що під час пологів відбувається значне ушкодження
міометрія, що, наприклад, може приводити до повної втрати міометрієм
чутливості до окситоцину, серотоніну й інших утеростимуляторів, висунуте
припущення про те, що прогестерон відіграє роль фактора, що перешкоджає
ушкодженню міометрія. Однак поки що прямих доказів правильності цієї
гіпотези не отримано.

РОЗВИТОК ФОЛІКУЛА. ГОРМОНАЛЬНА РЕГУЛЯЦІЯ СТАТЕВОГО ЦИКЛУ

При диференціюванні гонад по жіночому типу з коркового шару первинної
гонади утвориться яйник. У ньому знаходяться примордіальні фолікули.
Кожен фолікул містить яйцеклітину (овоцит), оточену одним рядом клітин
фолікулярного епітелію. Ріст примордіального фолікула виражається в
збільшенні рядів клітин фолікулярного епітелію, в результаті чого
формується зерниста оболонка (зона гранульоми).

Перші стадії росту фолікула (до 4 шарів епітеліальних клітин)
відбуваються автономно, без участі ФСГ і ЛГ. Для подальшого дозрівання
потрібен ФСГ — під його впливом росте число шарів зернистої оболонки.
Але це відбувається вже в період статевої зрілості. До моменту
народження дівчинки число примордіальних фолікулів досягає 300—400 тис.

Під впливом підвищення викиду в кров ФСГ відбувається ріст числа шарів
зернистого епітелію. При цьому епітелій починає виробляти рідину, що
формує порожнину фолікула. Одночасно під впливом ФСГ зернистий епітелій
починає виробляти естрогени. На цій стадії розвитку фолікул називається
граафовий пухирець, або пухирчатий фолікул.

Навколо граафового пухирця є клітини строми. Вони формують дві оболонки:
внутрішню і зовнішню (тека-інтерна і тека-екстерна). Клітини внутрішньої
оболонки (тека-клітини внутрішнього шару) продукують естрогени, а
клітини теки-зовнішнього — андрогени.

Процес чергового дозрівання фолікула в період статевої зрілості
починається з впливу ФСГ на ті фолікули, що мають рецептори до ФСГ.
Звичайно це 10—15 фолікулів, але дозрівання настає лише для одного
фолікула, інші піддаються атрезії за рахунок внутріяйникового механізму
саморегуляції. Під впливом ФСГ, як уже відзначалося вище, росте число
клітин фолікулярного епітелію, збільшується обсяг фолікула і
підвищується продукція естрогенів. Максимальна концентрація ФСГ у крові
досягається до 7—9 дня від початку дозрівання фолікула (циклу).
Продукція ЛГ теж здійснюється під впливом гонадоліберина, але збільшення
концентрації ЛГ у крові йде меншими темпами і з меншою швидкістю, ніж
ріст рівня ФСГ. За рахунок підвищення продукції естрогенів відбувається
зниження продукції ФСГ (але не ЛГ). Коли концентрація естрогенів досягає
максимального значення, це викликає активацію гонадоліберинпродукуючих
нейронів циклічного центра гіпоталамуса (преоптична область) і
підвищення викиду гонадоліберина. Це у свою чергу приводить до
додаткового викиду ФСГ і, що особливо важливо, ЛГ. Значно зростає
продукція фолікулярної рідини і відбувається розрив граафового пухирця —
вихід яйцеклітини з яйника в черевну порожнину, звідки вона попадає в
маткові труби і у матку. Звичайно пік ЛГ відбувається за 24 години до
овуляції. На місці фолікула, що розірвався, утвориться жовте тіло —
клітини зернистого шару гіпертрофуються, накопичують жовтий пігмент
лютеїн і починають продукувати прогестерон. Завдяки прогестерону
продукція ФСГ гальмується, а продукція ЛГ зберігається на високому
рівні, що важливо для функціонування жовтого тіла. Одночасно починає
зростати рівень пролактина (за рахунок виділення пролактоліберина
гіпоталамуса), що супроводжується гальмуванням продукції ФСГ. Таким
чином, прогестерон і пролактин сприяють тому, щоб рівень ФСГ у цей
період не зростав і не приводив до дозрівання нової партії фолікулів.

У випадку, якщо відбувається запліднення яйцеклітини, то хоріонічний
гонадотропін, який продукується з перших же годин існування заплідненої
яйцеклітини, а в наступному — і плацентарний лактоген підтримують
продукцію прогестерона в жовтому тілі. Після формування плаценти роль
жовтого тіла знижується, але все-таки до кінця вагітності воно продовжує
функціонувати як джерело прогестерона.

При відсутності сигналу від яйцеклітини (відсутності хоріонічного
гонадотропіна) відбувається редукція жовтого тіла зі зниженням продукції
прогестерона. Імовірно, цей процес відбувається під впливом
простагландинів, рівень яких до кінця лютеїнової фази циклу зростає і
призводить до зміни яйникового кровотоку, що і викликає лютеоліз —
редукцію жовтого тіла. Одночасно простагландини активують продукцію ФСГ,
і на тлі зменшення рівня прогестерона і пролактина відбувається посилене
виділення з тонічного центра гіпоталамуса гонадоліберина, що підсилює
продукцію ФСГ і ЛГ. Цикл знову повторюється.

Прийнято розрізняти яйниковий цикл і матковий цикл.

У жінок весь менструальний цикл у середньому продовжується 28 днів. У
частини жінок — 21, 26 або 32 дня. При 28-денному циклі яйниковий цикл
складається з трьох фаз, кожна з який займає наступний проміжок часу:

1) фолікулярна фаза — з 1 по 14 день циклу;

2) овуляторна фаза або фаза овуляції — 14-й день циклу;

3) лютеїнова фаза — з 15 по 28 день.

Відповідно, рівень статевих гормонів міняється так: у фолікулярну фазу
циклу поступово зростає рівень естрогенів, досягаючи максимуму до
моменту овуляції (а точніше — за добу до овуляції), а з 15 дня — з
початку лютеїнової фази — переважає рівень прогестерона.

У матці, у її ендометрії в період циклу відбуваються визначені зміни. Їх
поділяють на 4 фази: десквамації, регенерації, проліферації і секреції.

Фаза десквамації являє собою відторгнення ендометрія — менструацію. Вона
(фаза) продовжується 3—5 днів. Майже паралельно з нею починається фаза
регенерації — відновлення ендометрія, що завершується до 5—6 дня від
першого дня менструації. Потім настає фаза проліферації — ріст
ендометрія, розвиток у ньому залоз. Фаза триває до 14 дня (до моменту
овуляції). Фаза секреції — від 15 до 28 дня включно — під впливом
прогестерона. Залози ендометрія починають продукувати секрет, що містить
глікоген. Таким чином, у цій фазі слизова матки готова прийняти для
подальшого розвитку запліднену яйцеклітину. Потім за рахунок звуження
судин відбувається некроз і починається знову фаза десквамації
(відторгнення ендометрія).

При порушенні гормональної регуляції (гіпоталамічні, гіпофізарні,
яйникові порушення) у жінок може спостерігатися аменорея — відсутність
менструацій, відсутність розвитку фолікула, або спостерігаються циклічні
порушення, при яких менструальні цикли є, але вони порушені (різна
кількість крові виділяється в момент менструації). Нарешті, існують так
звані ановуляторні цикли, при яких фолікул зріє, але овуляція не
виникає, у результаті чого відбувається атрезія даного фолікула і усе
повторюється заново. У цьому випадку має місце лише одна фаза (у яйнику
— фолікулярна, у матці — фаза проліферації), а менструальноподібні
кровотечі відбуваються в період регресії фолікула.

Примітки. 1. У деяких підручниках дається інша класифікація жіночого
статевого циклу. Так, по Г. І. Косицькому, весь статевий цикл розділений
на 4 фази: передовуляційний, овуляційний, післяовуляційний (метаеструс)
і період спокою (диеструс). Передовуляційний період (проеструс) — це
період дозрівання фолікула (відповідає фолікулярній фазі яєчникового
циклу), овуляційний — це період від моменту овуляції до менструації
(відповідає овуляторній і лютеїновій фазам приведеної вище
класифікації). Післяовуляційний період (метаеструс) — відповідає моменту
появи менструації. Нарешті, завершальний етап — період спокою — від
моменту останньої менструації до початку дозрівання фолікула. Таким
чином, ця класифікація не відповідає класифікації, прийнятій в
акушерстві і гінекології.

2. У тварин, що не відносяться до приматів (пацюк, кролик, свиня, корова
і т.п.) відсутні менструації. У них використовується наступна
класифікація фаз статевого циклу. 1) Фаза передтічки (проеструс) —
період дозрівання фолікула до овуляції. 2) Фаза тічки — період овуляції,
що супроводжується піхвовою кровотечею й особливим поводженням: виникає
стан «полювання», або тічки, стан, при якому самка «приймає» самця. 3)
Фаза післятічки (метаеструса) і фаза міжтічки (диеструса). Наприклад, у
лабораторних пацюків весь статевий цикл (естральний цикл) займає близько
4 діб, і кожна фаза триває приблизно 1 добу.

Діагностика фаз циклу. Перед акушером-гінекологом часто виникає задача:
визначити, чи відбувається в жінки овуляція, чи має місце нормальний
стан статевого циклу. Одним зі способів діагностики правильності стану
менструального циклу є визначення рівня гормонів: ФСГ, ЛГ, естрогенів,
прогестерона. Але для цього вимагаються відповідна апаратура й умови. У
клінічній практиці використовуються більш доступні методи. Наприклад,
визначення базальної (ректальної) температури: по ранках у жінки
вимірюють температуру. З моменту овуляції й у наступні дні
менструального циклу, тобто в період лютеїнової фази яйникового циклу
температура на 0,4—0,5 градусів вища, ніж у період фолікулярної фази.
Таким чином, визначення базальної температури дозволяє досить просто і
точно визначити динаміку статевого циклу. Другий спосіб — це визначення
картини піхвового мазка — наявність змін в епітелії вказує на нормальний
статевий цикл жінки.

У тварин, у тому числі в пацюка, миші також використовується методика
визначення картини піхвового мазка. Так, наприклад, у фазу проеструса
(передтічки) піхвовий мазок складається майже винятково з округлих і
багатокутних епітеліальних клітин із зернистою і досить великою
цитоплазмою. У фазі еструса (тічки) піхвовий мазок складається тільки з
великих ороговілих без’ядерних клітин, що мають вид лусочок неправильної
форми. Наприкінці тічки ороговілі клітини сформують скупчення. У фазі
післетічки піхвовий мазок містить багато ороговілих лусочок і
лейкоцитів. У фазу міжтічки (диеструса) піхвовий мазок містить значну
кількість слизу, багато лейкоцитів і невелике число епітеліальних клітин
з ядрами.

Отже, піхвовий мазок може служити показником ендокринної функції
яйників, гіпофіза і гіпоталамуса.

ЧОЛОВІЧІ СТАТЕВІ ГОРМОНИ. АНДРОГЕНИ

Чоловічі статеві гормони виробляються в чоловіків і жінок у наднирниках
(сітчаста зона кори), у яєчках чоловіків і в яйнику (зовнішній тека-шар)
жінок. Основне місце продукції андрогенів — яєчко.

Яєчко являє собою чоловічу статеву гонаду, у якій відбувається
сперматогенез і продукція андрогенів. Сперматогенез здійснюється в
звитих канальцях, що вистелені первинними статевими клітками —
сперматогоніями і клітинами Сертолі. Клітини Сертолі живлять
сперматозоїди. Андрогени продукуються клітинами Лейдіга — це
інтерстиціальні клітини яєчка, сукупність цих клітин часто називають
пубертатною залозою. Синтезуються андрогени з холестерину, головним
чином під впливом ФСГ і ЛГ. Існують два варіанти синтезу андрогенів
(холестерин – прегненолон – прогестерон – 17-альфа-гідроксипрогестерон –
андростендіон – тестостерон (1-й варіант) і прегненолон –
17-альфа-гідроксипрегненолон – дегідроепіандростерон – андростендіон –
тестостерон – (2-й варіант). Андростерон, дегідроепіандростерон і
тестостерон є андрогенами (андрос — чоловік), але найбільш активним є
тестостерон. У крові андрогени зв’язуються глобуліном, що синтезується в
печінці і який одночасно здатний переносити і естрогени. 98%
тестостерону знаходиться в крові в зв’язаному стані. Коли рівень білка
зростає (це, приміром, має місце при цирозі печінки, гіпертиреозі,
гіпонанізмі), то зростає і частка зв’язаного з білками тестостерону.
Активним же є вільний тестостерон. За добу в чоловіків синтезується 6-7
мг тестостерону і його концентрація в крові досягає 2,7-8,5 нмоль/л. Для
порівняння: у жінок — відповідно 1 мг/добу і 0,6-1,9 нмоль/л.

Тестостерон руйнується в печінці під впливом 17-бета-дегідрогенази, а
його метаболіти зв’язуються з глюкуроновою і сірчаною кислотами і
екскретуються із сечею у виді 17-кетостероїдів.

Рівень тестостерону в крові чоловічого організму досягає високих значень
в ембріональному періоді, у перші 3 місяці після народження, потім
знижується, невеликий підйом спостерігається після 6 років (у період
препубертата), але значно починає зростати в період статевого дозрівання
і знижується після 50 років. Рівень тестостерону має добові коливання:
максимальні значення спостерігаються в 7-9 год. ранку, а мінімальні — у
24-3 год.

Механізм дії тестостерону зв’язаний з тим, що в клітинах-мішенях
відбувається його перетворення: у нейронах гіпоталамуса, продукуючих
гонадоліберин (тонічний центр у середньому гіпоталамусі), тестостерон
перетворюється в естроген, що гальмує продукцію гонадоліберина. Тим
самим підтримується рівень тестостерону на певних значеннях. В інших
клітинах-мішенях — у тому числі в клітинах Сертолі, у внутрішніх і
зовнішніх статевому органах, в інших тканинах — тестостерон за допомогою
5-альфа-редуктази перетворюється в 5-альфа-дегідротестостерон, що
входить усередину цитоплазми клітини-мішені, зв’язується там з
цитоплазматичними рецепторами, утворений комплекс входить у ядро, де
здійснюється активація транскрипції м-РНК і р-РНК (активується синтез
відповідних білків).

Фізіологічні ефекти тестостерону:

— бере участь у статевій диференціації гонади й у розвитку первинних
статевих ознак (внутрішніх і зовнішніх статевих органів), у розвитку
вторинних статевих ознак (оволосіння й організація скелета по чоловічому
типу);

—стимулює ріст скелета і всіх тканин організму, прискорює дозрівання
скелета, припиняє епіфізарний ріст трубчастих кісток, чим обмежує ріст
організму в довжину;

— володіє анаболічним ефектом — стимулює білковий синтез у скелетній
мускулатурі, в інших тканинах;

— забезпечує лібідо і потенцію, забезпечує чоловічий тип статевої
поведінки;

— бере участь у регуляції сперматогенезу (за рахунок впливу на клітини
Сертолі). Надлишковий вміст тестостерону викликає гіперсексуальність,
підвищений ріст волосся.

Регуляція рівня тестостерону здійснюється за рахунок його прямого впливу
на гіпоталамус (гонадоліберинпродукуючі нейрони тонічного центра) –
виділення гонадо-ліберина – виділення ЛГ – продукція тестостерону в
яєчку клітинами Лейдіга. Коли рівень тестостерону підвищений, продукція
гонадоліберина знижується і навпаки.

ПРОЛАКТИН, ПРОЛАКТОСТАТИН, ПРОЛАКТОЛІБЕРИН

Пролактин продукується в аденогіпофізі. Це поліпептид, що містить 198
амінокислотних залишків. Пролактин, СТГ і хоріонічний соматомаммотропін
(плацентарний лактоген) мають багато спільного по своїй будові. Можливо,
вони походять з одного джерела.

Фізіологічні ефекти пролактина:

— бере участь у регуляції осмотичного тиску (за рахунок попередження
надлишкової втрати іонів натрію і води). Очевидно, це має значення при
вагітності, коли рівень пролактина зростає (як і естрогенів), що
викликає затримку іонів натрію і води в організмі;

— викликає анаболічний ефект (підвищує синтез білків);

— у жінок пролактин бере участь у регуляції менструального циклу, його
рівень зростає в лютеїнову фазу циклу, і тим самим гормон сприяє
збереженню жовтого тіла і продукції прогестерона. Одночасно пролактин
гальмує продукцію гонадоліберина і ФСГ, під впливом пролактина
гальмується дозрівання чергового фолікула;

— разом із плацентарним лактогеном (хоріонічним соматомаммотропіном) під
час вагітності пролактин сприяє розвитку молочних залоз. Пролактин
підсилює утворення молока в молочних залозах. Акт смоктання викликає
підвищення рівня пролактина. Під час вагітності пролактин синтезується
також і плацентою, тому його рівень у цей період дуже високий (150—200
нг/мл);

— можливо, забезпечує початок статевої зрілості (зміна чутливості
гіпофіза до гонадоліберина);

— можливо, пролактин бере участь у регуляції еритропоеза й у формуванні
материнського інстинкту.

Регуляція продукції пролактина здійснюється за участю пролактоліберина і
пролактостатина. Акт смоктання, наприклад, приводить до гальмування
продукції пролактостатина, що викликає посилення (разом із
пролактоліберином) секреції пролактина.

Думають, що деякі ановуляторні цикли й аменореї зв’язані з підвищеним
виділенням пролактина. Для пригнічення продукції пролактина в цьому
випадку запропоновано використовувати аналог пролактостатина —
бромкріптін, завдяки якому знижується рівень пролактина і може
відновлюватися нормальний статевий цикл.

При деяких формах аденоми гіпофіза (пролактинома) має місце підвищена
продукція пролактина, що викликає продукцію молока — галакторею й
одночасно — аменорею, тобто відсутність статевого циклу.

Функція пролактина в чоловіків, рівень якого досить високий, дотепер
залишається неясною.

ЛАКТАЦІЯ

Молочна залоза складається з двох різних типів тканини — власне
залозистої тканини (паренхіми) і сполучної тканини (строми). У
функціонуючій залозі паренхіма з одного шару епітеліальних клітин, що
утворять альвеоли. Саме ці альвеолярні клітини секретують молоко.
Альвеоли зібрані в грони. Кожна альвеола відкривається в невелику
протоку. Такі дрібні протоки від кожної альвеоли з’єднуються й утворюють
великі протоки, що відкриваються на вершині соска. У жінок до соска
підходять 12-20 галактофорів, і кожний з них перед входом у сосок
розширюється, утворюючи синус.

Кожна епітеліальна (альвеолярна) клітина має апікальну і базальну
поверхню. Апікальна поверхня має численні мікроворсинки і спрямована
убік просвіту альвеоли. Базальна поверхня розташовується на базальній
мембрані або на міоепітеліальній клітині і контактує із судинами.

Розвиток молочної залози в постнатальний період відбувається під впливом
естрогенів і пролактина. У період вагітності істотне збільшення тканини
молочної залози відбувається під впливом, головним чином, естрогенів.

Секрет молока — це молочний жир, лактоза (молочний цукор), білки, вода,
мінеральні солі. Молочний жир — це суміш ліпідів: тригліцеридів,
дигліцеридів, моногліцеридів, вільних жирних кислот, фосфоліпідів і
стеринів. Усі жирні кислоти, що входять до складу молока, синтезуються
безпосередньо в альвеолярних клітинах, частково ж — надходять із крові.
Крапля жиру виштовхується в просвіт альвеоли за рахунок процесу
екзоцитоза (активно). Білки теж синтезуються усередині альвеолярних
клітин — з амінокислот, принесених із кров’ю. Основний білок молока —
казеїн. Лактоза синтезується з глюкози теж в альвеолярних клітинах — в
апараті Гольджі.

У регуляції секреції молока не приймають участі нервові волокна — ні
симпатичні, ні парасимпатичні. Основна роль належить пролактину. У жінок
під час вагітності, незважаючи на високий рівень пролактина, секреція
молока відсутня, однак після пологів відразу ж секреторна активність
різко зростає, що, можливо, пояснюється зняттям прогестеронового блоку
(блокування пролактиновых –рецепторів). Не виключається, що
бета-адренорецепторний інгібуючий механізм може бути також причетний до
блокади пролактинових рецепторів.

Крім секреторного процесу для виділення молока (лактації) важливим є і
друга фаза — транспортування молока з просвіту альвеоли до соска,
відкіля молоко може вільно висмоктатися немовлям. За рахунок рефлексу
молоковіддачі, що реалізується за участю окситоцинпродукуючих нейронів
гіпоталамуса, приблизно через хвилину після того, як дитина
прикладається до грудей, молочні залози набухають під тиском молока — це
забезпечується роботою міоепітеліальних клітин, що під впливом
окситоцина скорочуються і видавлюють вміст з альвеоляторних клітин.
Одночасно росте внутріальвеолярний тиск, що сприяє току молока в
напрямку до соска. Крім рефлексу молоковіддачі при смоктанні
відбувається рефлекторне вивільнення пролактина (очевидно, за рахунок
блокади продукції пролактостатина). Завдяки цьому зростає секреція
молока, що готує молочну залозу до наступного годування.

У жінок велике значення мають соціальні фактори і психічний стан. Тому
що в жінок молочна залоза виконує ще одну дуже важливу функцію —
статевого аттрактанта і чуттєвого рецепторного органа для статевих
стимулів, то досить часто ця функція гальмує прояв другої (основної)
функції, тобто гальмує лактацію. Тому продукція пролактина знижується,
що приводить до припинення лактації.

В останні роки стало ясно, що жіноче молоко — унікальне і ніщо не може
повноцінно замінити його при вигодовуванні дитини. Тому знову зріс
інтерес до фізіології лактації і до процесів регуляції лактації.

ГОРМОНИ ПЛАЦЕНТИ

Плацента людини виробляє ряд гормонів — прогестерон, попередники
естрогенів (завершення синтезу естрогенів відбувається в організмі
плоду), хоріонічний (хоріальний) гонадотропін, хоріальний соматотропін
(хоріальний соматомаммотропін або плацентарний лактоген), хоріальний
(хоріонічний) тіреотропін, адренокортикотропний гормон, утеротропний
плацентарний гормон (він активує ріст матки під час вагітності),
окситоцин, релаксин.

Найбільш вивчений хоріонічний або хоріальний гонадотропін. По своїх
властивостях він близький до гонадотропінів гіпофіза. Він стимулює
функцію жовтого тіла — продукцію прогестерона, впливає на продукцію ФСГ,
сприяючи виношуванню вагітності, бере участь в активації гормональної
функції клітин Лейдіга (продукції тестостерону) у яєчку чоловічого
організму в період внутрішньоутробного розвитку і тим самим причетний до
диференціації організму по чоловічому типу, сприяє росту плоду.
Визначення в крові хоріонічного гонадотропіна є одним зі способів
ранньої діагностики вагітності. До впровадження в практику методів
радіоімунного визначення хоріонічного гонадотропіна використовувалася
реакція Галлі-Майніні: самцям-жабам вводиться 4 мл профільтрованої сечі
жінки в спинний лімфатичний мішок. Потім мікроскопіюють вміст клоаки:
через 30 хвилин, 1, 2 і 3 години. Якщо протягом 3-х годин після ін’єкції
сечі сперматозоїди у вмісті клоаки не з’являються, то результат реакції
вважається негативним, якщо є — позитивним. На самцях жаби (і жаб)
різних видів у різний час року реакція Галлі-Майніні дає від 66 до 99%
правильних відповідей.

Плацентарний лактоген, або хоріонічний соматотропін, або хоріонічний
соматомаммотропін — вважається, що цей гормон багато в чому близький по
своїх властивостях до соматотропного гормону аденогіпофіза. Він має
наступні ефекти: викликає ріст молочних залоз (саме цей гормон, в
основному, відповідає разом з естрогенами за розвиток молочної залози, а
не пролактин), викликає соматотропні ефекти — прискорює розвиток плоду,
а також володіє лютеотропним ефектом, тобто підтримує продукцію
прогестерона в жовтому тілі й у плаценті.

Роль прогестерона і естрогенів, а також окситоцина, АКТГ вже
обговорювалася вище.

Ясно, що питання фізіології і патології плацентарних гормонів вимагає
додаткових досліджень.

ЛІТЕРАТУРА:

“Нормальна фізіологія “,- ( під ред.
В.І.Філімонова),-Київ,-“Здоров?я”,-1994,-с.188-230.

“Основы физиологии человека» (под
ред.Б.И.Ткаченко),-Санкт-Петербург,-1994,-с.169-200.

«Физиология человека»,- (под
ред.Н.А.Агаджаняна),-Санкт-Петербург,-1988,-с.123-131.

«Нормальная физиология»,-(под ред.К.В.Судакова ),-МНА
Москва,-1999,-с.96-534.

«Физиология человека» ,-(под ред.Г.Тевса и
Р.Шмидта),-«Мир»,-т.4,-с.221-265.

Лекція на тему:

“ ФІЗІОЛОГІЯ М’ЯЗІВ”

План лекції

Класифікація м’язевих волокон.

Функції скелетних та гладеньких м’язів.

Види м’язевих скорочень

Механізм м’язевого скорочення.

Сила і робота м’язів.

М’язевi волокна поділяють на 3 види: скелетнi, серцеві і гладенькі.

Скелетнi волокна підрозділяються на фазні (вони генерують ПД), тонiчнi
(не спроможні генерувати повноцінний потенціал дії здатний до
поширення). Фазні волокна діляться на швидкі волокна (білі,
глiколiтичнi) і повільні волокна (червоні, окисні волокна).

Гладенькі м’язи діляться на тонічні і фазно-тонічні. Тонічні волокна не
спроможні розвивати «швидкі» скорочення. У свою чергу фазно-тонічні
м’язи можна умовно розділити на тi, що володіють автоматiєю – здатні до
спонтанної генерації фазних скорочень, і на м’язи, що не володіють
автоматією.

Скелетнi м’язи мають 2 типи волокон: iнтрафузальнi i екстрафузальнi.
Iнтрафузальне волокно знаходиться в середині так званого м’язевого
веретена – це спеціалізований м’язевий рецептор, що розташовується в
товщі скелетного м’яза. Це волокно необхідне для регуляції чутливостi
рецептора. Воно керується спеціальними мотонейронами спинного мозку –
гама-мотонейронами. Всi м`язевi волокна, що належать даному м’язу і не
входять до складу м’язевого веретена, називаються екстрафузальними. Весь
подальший матерiал, що стосується скелетних м`язiв вiдноситься до
екстрафузальних м`язевих волокон.

Паралельно з розподiлом скелетних м’язевих волокон на швидкі і повільні
існує аналогічна класифікація, що стосується рухових одиниць (РО). Як
відомо, РО – це сукупність утворень – нейрон і всi м`язевi волокна, якi
цей нейрон iнервує. РО включає 10-1000 волокон (вони бувають різними
по об’єму). Але звичайно нейрон iнервує якійсь один тип м’язевих
волокон, що входить у даний м’яз, – або повільні, або швидкі. Тому РО
подiляють відповідно на повільні і швидкі.

Характер роботи скелетних м’язів може бути різним: в одних випадках за
допомогою м’яза здійснюється переміщення вантажу, в інших – підтримка
пози. Тому робота м’язів ділиться на два види – статичну і динамічну
(перша – підтримка вантажу, пози, друга – переміщення). З погляду
використання груп м’язів у роботі розрізняють також локальну і загальну
роботу. Наприклад, рухи, що чиняться дрібними групами м’язів (письмо)
-класифікують як локальну роботу, а рухi великих м’язових груп (м’язи
ніг при русi) – як загальну роботу.

ФУНКЦІЇ СКЕЛЕТНИХ І ГЛАДЕНЬКИХ М’ЯЗІВ

Скелетнi м’язи складають 40% від маси тіла і забезпечують:

1 – пересування тіла в просторі, 2 – переміщення однієї частини тіла
відносно іншої, 3 -підтримання пози, 4 – рух крові і лімфи, 5 –
теплопродукцію, 6 – здійснення вдиху і видиху, 7 – рухову активність,
яка є найважливішим антиентропiйним і антистресовим чинником (тези «рух
– це життя» або «хто багато рухається, той багато живе» – мають реальну
матеріальну основу), 8 – депонування води і солей, 9 – захист внутрішніх
органів (наприклад, органів черевної порожнини).

Гладенькі м’язи забезпечують функцію порожнистих органів, стінки яких
вони утворюють. Зокрема, завдяки їм здійснюється виведення вмісту із
сечового мiхура, кишки, шлунка, жовчного мiхура, матки. Гладенькі м’язи
забезпечують сфiнктерну функцію – створюють умови для збереження вмісту
порожнистого органа в цьому органі, наприклад, сечу в сечовому мiхурi,
плід у матці. Найважливішу роль виконують гладенькі м’язи в системі
кровообігу і лiмфоутворення – змінюючи просвiт судин, вони адаптують
регiональний кровообiг до місцевих потреб у кисні, поживних речовинах.

ПРИНЦИПИ РЕГУЛЯЦІЇ М’ЯЗЕВОЇ АКТИВНОСТІ

Діяльність скелетних м’язів регулюється досить одноманітно: кожне
м’язеве волокно м’яза одержує аксон від відповідного мотонейрона,
розташованого в спинному мозку або в стовбурі мозку. Звичайно один
мотонейрон iнервує одночасно декілька м’язевих волокон (рухова одиниця).
Цей мотонейрон називається альфа -мотонейроном (на відміну від
гамма-мотонейрона, що iнервує iнтрафузальнi м’язеві волокна м’язевих
веретен).

До мотонейрона надходять сигнали від кори великих півкуль (пірамідний
шлях) або від підкіркових структур мозку, від середнього і довгастого
мозку (екстрапiрамiдний шлях), що забезпечують рух м’язів. Для того, щоб
управління було ефективним, необхідна наявність зворотнього зв’язку –
центральні структури мозку повинні «знати» про стан відповідного м’яза.
Зворотній зв’язок здійснюється насамперед за участю рецепторiв,
розташованих у самих м’язах – це м’язеві веретена і сухожильні рецептори
Гольджі. Вони несуть інформацію в ЦНС про ступінь розтягу м’яза, а також
про силу, що розвиває даний м’яз.

Регуляція діяльності гладеньких м’язів принципово інша, ніж скелетної
мускулатури. На активність гладеньких м’язів впливають, як правило,
нейрони вегетативної нервової системи, розташовані у стовбурі, спинному
мозку і вегетативних ганглiях, – симпатичні нейрони свій вплив
здійснюють за участю адренергiчних синапсiв, парасимпатичнi – за участю
холiнергiчних синапсiв. Існує також вплив метасимпатичноi нервової
системи (периферичні, або внутрiорганнi рефлекторні дуги), а також залоз
внутрішньої секреції (наприклад, за рахунок виділення адреналіну,
окситоцину) і бiологiчно активних речовин, що продукуються у відповідних
регіонах організму (наприклад, брадикiнiн або гiстамiн). Усi ці впливи
мають або стимулюючий вплив, або гальмiвний (конкретно це залежить від
виду м’яза, характеру рецепторів, іонних каналів). В свою чергу,
активність симпатичної і парасимпатичноi системи, інтенсивність
виділення гормонів і БАР контролюється і регулюється вищими відділами
мозку. Але, на відміну від довільної регуляції скелетної мускулатури,
вищі відділи мозку не спроможнi, як правило, довільно змінювати стан
гладеньких м’язів (тому вони називаються мимовільними м’язами).
Діяльність гладеньких м’язів оцінюється за кінцевим результатом,
наприклад, по величині артеріального тиску (за допомогою барорецепторiв)
або по величинi розтягу стінки органа (сечовий міхур) і т.п.

РЕЖИМИ СКОРОЧЕННЯ М’ЯЗІВ

Для скелетного м`яза характерні два основних режими скорочення –
iзометричний і iзотонiчний. При ізометричному режимі в м’язі під час
його активностi наростає напруга (генеруеться сила), але через те, що
обидва кінці м’яза фіксовані (наприклад, м’яз намагається підняти
великий вантаж) – він не вкорочується. Iзотонiчний режим
характеризується розвитком напруги (сили), спроможної підняти даний
вантаж, а потім м’яз вкорочується – змінює свою довжину, зберігаючи
напругу. Оскільки iзотонiчне скорочення; не є «чисто» iзотонiчним
(елементи ізометричного скорочення мають місце, з самому початку
скорочення м’яза), а ізометричне скорочення теж не є «чисто» iзотонiчним
(елементи зсуву все-таки є, безсумнівно), то запропоновано вживати
термін «ауксотонiчне скорочення» – змішане.

Поняття «iзотонiчний», «ізометричний» важливі для аналізу скорочувальної
активності ізольованих м’язів і для розуміння бiомеханiки серця.

Режими скорочення гладеньких м`язiв. Доцільно виділити ізометричний і
iзотонiчний режими (і, як проміжний – ауксотонiчний). Наприклад, коли
м’язева стінка порожнистого органа починає скорочуватися, а орган
містить рідину, вихід для якої перекритий сфiнктером, то виникає
ситуація ізометричного режиму: тиск в середині порожнистого органа
росте, а розміри міоцита не змінюються (рідина не стискається). Якщо цей
тиск стане високим і призведе до відкриття сфiнктера, то міоцит
переходить у iзотонiчний режим функціонування – відбувається вигнання
рідини, тобто розміри гладком’язевої клітини зменшуються, а напруга або
сила- зберігається постійною і достатньою для вигнання рідини.

ВИДИ СКОРОЧЕНЬ

В cкелетних м’язів виділяють поодиноке скорочення і сумарне скорочення,
або тетанус. Поодиноке скорочення – це скорочення, що виникає у
відповідь на стимул, достатній для збудження м’яза. Після короткого
латентного (скритого) періоду починається процес скорочення. При
реєстрації скорочувальної активності в ізометричних умовах (два кінці
нерухомо закріплені) у першу фазу вiдбувається наростання напруги
(сили), а в другу – її падіння до вихідної величини. Відповідно ці фази
називають фазою напруги і фазою розслаблення. При реєстрації
скорочувальної активності в iзотонiчному режимі (наприклад, в умовах
звичайного мiографiчного запису) ці фази будуть називатися відповідно
фазою вкорочення і фазою подовження. В середньому цикл скорочення
триває біля 200 мс (м’язи жаби) або 30-80 мс (у теплокровних). Якщо на
м’яз діє серія прямих подразнень (минаючи нерв) або непрямих подразнень
(через нерв), але з великим інтервалом, при якому кожне наступне
подразнення потрапляє в період після закінчення 2-i фази, то м’яз буде
на кожен з цих стимулів відповідати поодиноким скороченням.

СУМАРНІ СКОРОЧЕННЯ

Виникають у тому випадку, якщо на м’яз дiють 2 і більше подразнень,
причому кожне наступне подразнення (після попереднього) наносять або під
час 2-i фази (розслаблення або подовження), або під час 1-i фази
(вкорочення або напруги).

У випадку, коли другий подразник потрапляє в фазу розслаблення, виникає
часткова сумацiя – скорочення ще повністю не закінчилося, а вже виникло
нове. Якщо подається багато подразників із схожим інтервалом, то виникає
зубчастий тетанус. Якщо подразники надходять з меншим інтервалом і
кожне наступне потрапляє у фазу скорочення, то виникає гладенький
тетанус.

Амплітуда гладенького тетануса залежить від частоти подразнення. Якщо
кожний наступний подразник потрапляє у фазу екзальтації (підвищеної
збудливості), то відповідь м’яза буде достатньо великою, якщо ж імпульси
потрапляють у період зниженої збудливості (відносна рефрактерність), то
відповідь м’яза буде набагато меншою. Така залежність амплітуди
відповіді м’яза від частоти подразнення одержала назву оптимум і песiмум
частоти подразнення. Наприклад, імпульси з частотою 30 Гц викликають
тетанус амплітудою 10 мм мiографiчного запису, імпульси, що йдуть з
частотою 50 Гц – 15 мм, а з частотою 200 Гц – 3 мм. В цьому прикладі 50
Гц – оптимальна частота, 200 Гц – песимальна. Альфа- мотонейрон може
посилати до м’яза серію імпульсів – наприклад, 10 iмп/с, 15 імп/с, 20
iмп/с. Таким чином, змiнючи частоту надходження імпульсів до м’язевих
волокон, альфа- мотонейрон може регулювати величину скоротливої
відповіді м’яза.

Всі наші скорочення виникають у відповідь на ритмічну стимуляцію і
являються тетанiчними.

Для скелетного м’яза характерний ще один вид активності – так звана
контрактура. В експериментальних умовах її легко одержати шляхом
збільшення концентрації Са2+ в розчині, де знаходиться м’яз.
Контрактуру може також викликати вживання великих доз кофеїну (кави).
Кофеiнова контрактура є наслідком збільшеного вивільнення іонів кальцію
з саркоплазматичного ретикулума. В умовах цілісного організму
контрактура виникає при втомі м’язів, що зумовлено вичерпуванням запасів
АТФ, креатинфосфату. Прикладом такої контрактури можуть бути судоми
жувальних м’язів, які періодично виникають після неправильного
протезування зубів.

Для гладеньких м’язів види скорочень інші. Для гладеньких м’язів в
умовах «спокою» характерна наявність так званого базального тонусу –
певного ступеня іх напруження. Якщо м’яз обробити речовиною, що цілком
знiмає тонiчну активнiсть, то м’яз розслабиться і тим самим «покаже», що
до моменту хімічного впливу він мав певну напругу. У відповідь на
різноманітні впливи (медiатори, гормони, БАР) базальний тонус
змiнюватися (підвищуватися або знижуватися). Наприклад, у відповідь на
адреналін тонус м’язів смужки аорти кроля підвищується, а на
ацетилхолiн – знижується.

Для фазно-тонічних м’язів ситуація інша. По-перше, у частини таких
м’язів в умовах «спокою» є базальний тонус і фазна активність: м’яз
спонтанно періодично вкорочується і подовжується. Фазне скорочення
протікає дуже повiльно набагато повільніше, чим скорочення скелетного
м’яза (наприклад, скорочення матки вагітної жінки відбувається протягом
1-2 хвилин). При дії подразника -стимулятора скорочувальної активностi
може підвищуватися вихідний базальний тонус і одночасно змінюється фазна
активність – зростає її амплітуда i частота генерації скорочень. В усіх
випадках фазна активність – це варіант поодиноких, а не тетанiчних
скорочень. При дii інгібіторів відбувається зниження базального тонусу,
зменшення частоти генерації фазних скорочень або амплітуди аж до повного
їх припинення.

В інших фазно-тонічних м’язах в умовах спокою має місце базальний тонус,
а спонтанні фазні скорочення відсутні. У відповідь на стимул такий м’яз
може збільшити вихідний базальний тонус і одночасно почати генерувати
фазні скорочення.

РЕАКЦІЯ М’ЯЗІВ НА ПАСИВНИЙ РОЗТЯГ

Якщо скелетний м’яз розтягувати, то в ньому зростає напруга, як у
будь-який еластичнiй структурі. Чим більший розтяг, тим вище ця
напруга. В гладеньких м’язах у відповідь на розтяг спочатку напруга
зростає, але потім (достатньо швидко, наприклад, через 30-60 с) вона
спонтанно знижується майже до вихідного рівня.

Таким чином, гладенький м’яз поводиться як пластична або в`язко-
еластична структура. Ця властивість названа пластичністю. Якби ii не
було, то м’язева стінка порожнистих органів не змогла б виконувати
функцію резервуара. Наприклад, при накопиченні сечі в сечовому мiхурi
тиск у ньому, незважаючи на те, що місткість сечового мiхура обмежена,
не зростає, тому що гладенькі м’язи стінки мiхура при такому розтягу
поступово знижують свій базальний тонус.

СИЛА М`ЯЗIВ

Питома сила м’язів, скелетних і гладеньких (у розрахунку на 1 см2 площі
поперечного перерізу), майже однакова і, в середньому, складає 4-3 кгс
або 40-30 Н/см2.

Сила скелетного м’яза залежить від багатьох чинників. Наприклад, від
числа рухових одиниць (РО), що збуджені в даний момент. Так, якщо в
м’язі 10 РО, а в даний момент активна 1 РО, то м’яз спроможний
розвинути силу, рівну 1/10 від її максимальної сили. Якщо 5 РО активні,
те відповідно, м’яз розвиває 50% від максимуму і т.д., а 100% сили вона
розвине в тому випадку, якщо усі 10 РО одночасно будуть збуджені.

Сила залежить від синхронності роботи РО. Так, якщо всi 10 РО почнуть
одночасно збуджуватися, то сила буде, наприклад, 4 кгс/см2, а якщо вони
збуджуються асинхронно, то максимальна сила складе 3 кгс/см2.

Сила м’язів залежить від тієї частоти, з якою надходять потенціали дії
(ПД) по аксонах до м’язевих волокон. Наприклад, якщо альфа- мотонейрон
генерує за 1 секунду 20 ПД, то сила м’язів буде дорівнювати 2 кгс/см2, а
якщо 50 iмп/с – 4 кгс/см2 (відповідно до явища оптимуму частоти
подразнення, про що говорилося вище). Сила м’яза (напруга, що
розвивається в момент її скорочення) залежить від вихідної довжини.
Існує деякий середній розмір Lо (це довжина м’яза в стані спокою в
цiлiсному організмі), при якому м’яз розвиває максимальне скорочення.
Якщо довжина буде менше Lо або, навпаки, більше Lо (переростягнута), то
сила, що розвивається м`язом у момент її порушення, буде значно менше.
Виявилося, що максимальна сила розвивається м`язом у тому випадку, коли
довжина саркомера складає 2,2-2,5 мкм. Залежність сили м’яза від її
довжини дуже важлива – особливо для серцевого м’яза (закон Франка-
Старлiнга) у практичному і теоретичному відношеннях (вона доказує
гіпотезу ковзання протофiбрил, що пояснює механізм скорочення).

Сила гладеньких м’язів теж залежить від вихідної довжини: існує
оптимальна довжина м’яза, при якій м’яз розвиває максимальну для нього
силу. Це важливий механізм саморегуляцii активності гладенького м’яза.
Максимальна сила гладеньких м’язів теж залежить від синхронності
збудження всіх ГМК, що складають скорочувальний апарат даного м’яза,
від. числа міоцитів, що втягуються в акт скорочення, а також від входу
іонів кальцію.

МЕХАНІЗМ СКОРОЧЕННЯ

Скорочувальний апарат скелетного м’яза представлений мiофiбрилами, які
складаються з протофiбрил – товстих і тонких ниток (фiламентів).
Мiофiбрили розділені на окремі частини (саркомери), довжина яких складає
в середньому 2,5мкм. Саркомери обмежені Z-мембранами. Ці мембрани
служать для кріплення актинових ниток. У центрі саркомера розташовані
товсті (мiозиновi) нитки. Вони утворюють А- диск (анiзотропний). Для
скріплення товстих ниток є мембрана М, що розташована в центрі
саркомера. Довжина А- диска 1,6мкм. На рівні Z-мембран до кожного
саркомера підходить поперечна трубочка (Т- трубочка), сукупність яких
названа Т- системою. Ці трубочки підходять близько (але не впритул,
щілина – 10-20нм) до термiнальних цистерн саркоплазматичного ретикулума.
Саркоплазматичний ретикулум (СР)представлений термiнальними цистернами
(біля Z-мембран) і повздовжніми трубочками. СР містить іони кальцію,
приблизно в концентрації 10-2 Мм, чого достатньо лише для 5-6
скорочень. У момент генерації потенціалу дії (ПД) відбувається поширення
ПД вздовж подовжньої плазматичної мембрани, деполяризацiя передається на
Т- трубочку, що контактує з термiнальною цистерною. У результаті
відчиняються кальцієві канали, по яким кальцій входить у мажфiбрилярний
простір мiофiбрили, що призводить до iнiцiацii скорочення. Потім
мембрани повздовжніх трубочок СР починають активно вiдкачувати іони
кальцію назад в СР, і тому його концентрація в мiжфiбрилярному просторі
зменшується, що призводить до розслаблення. В цілому, описане явище
одержало назву електромеханічне спряження (ЕМС), або електромеханічний
каплiнг.

Iони кальцiя, якi пройшли в мiжфiбрилярний простiр iнiціюють скорочення.
Це стається тому, що кальцій з`єднується з одною з 3 субодиниць(
кальцій- зв`язуюча одиниця) молекули тропонiна, яка знаходиться на
актиновiй нитцi. В умовах спокою ця молекула тропонiну створює умови для
того, щоб фiбрилярна молекула тропомiозину, яка знаходиться на актиновiй
нитцi, не давала мiозиновому мостику контактувати з актином ( в умовах
спокою мостик не може з`єднуватись з актиновою ниткою, так як йому
заважає тропомiозин). Коли ж кальцiй з`єднується з тропонiном, то
проходять конформацiйнi змiни в другiй субодиницi тропонiну ( iнгiбуюча
субодиниця), в результатi чого нитка тропомiозину рухається в глибину
борозни i звiльняє мiсце на актиновiй нитцi для зв`язування з мiозином.
Описана система отримала назву актин- зв`язуючої регуляцiї. Тропонiн i
тропомiозин називають регулюючими бiлками, так як вони регулюють стан
актинових i мiозинових ниток в саркомерi.

Скорочення проходить згідно моделi А. Хакслi (модель ковзаючих ниток),
за рахунок ковзання актинових ниток у проміжках між мiозиновими. Цей
процес здійснюється поперечними містками мiозину. Поперечні містки
являють собою головки мiозину (мiозин складаеться з 2 субодиниць –
легкий меромiозин – хвіст мiозиновоi нитки і важкий меромiозин). Важкий
меромiозин закінчується субодиницею С-1 – головкою мiозиновоi молекули.
Головка сполучена з тілом мiозиновоi нитки за допомогою субфрагмента
С-2( шийка), що може згинатися. Головка має АТФ-фазну активність,яка
проявляється, при актинi, коли головка буде безпосередньо прикріплена
до актиновоi нитки.

В умовах спокою місток не прикріпленаий до актиновоi нитки – заважає
тропомiозин. На кiнчику містка знаходиться молекула АТФ. Коли
з’являється кальцій і відсувається тропомiозин від актиновоi нитки,
місток чіпляється до актиновоi нитки. Відразу відбувається активація
АТФ- азноi активності і як наслідок – гiдролiз АТФ з виділенням порції
енергії. Ця енергія використовується для того, щоб створити обертаючийся
момент (поворот містка на 45о), в результаті якого місток протягує
актинову нитку приблизно на 10 нм (це менше 1% довжини саркомера). Якщо
поруч із містком є вільна молекула АТФ, то вона вбудовується на вершину
містка і забезпечує відрив містка від актиновоi нитки. Якщо в середовищі
багато кальцію, то актинова молекула як і раніше розблокована від
тропомiозину, і тому місток може знову прикріплюватися до нитки актину,
але вже в іншому місці, і знову повторюється цикл ковзання. За період
вкорочення місток встигає здійснити 50 циклів («гребків»), в результаті
чого довжина саркомера зменшується приблизно на 50%. Якщо рівень кальцію
знижується (в результаті активностi кальцієвої помпи і припинення виходу
кальцію з термiнальноi цистерни), то наступає процес розслаблення
(подовження м’яза). У випадку, коли АТФ вичерпана, наступає ригор м’яза
– не відбувається розщеплення між актиновою і мiозиновою нитками. Це має
місце, наприклад, при трупному закляканні.

У скелетних м’язах запас АТФ невеликий – усього на 10 поодиноких
скорочень. Тому необхідний постійний ресинтез АТФ. Існують три шляхи. 1)
ресинтез АТФ за рахунок креатинфосфату (КФ), запаси якого обмежені.
Реакція йде дуже швидко, тому можна за декілька секунд здійснити велику
роботу, що і здійснюється, наприклад, спринтером або штангістом, коли
він чинить ривок. Але обмеженість запасів призводить до того, що
ресинтез АТФ в анаеробних умовах довго йти не може. 2) Глiколiтичний
шлях ресинтезу: він пов’язаний з анаеробним розчепленням глюкози до
молочної кислоти. У результаті утворюється 2 моля АТФ на 1 моль глюкози.
Цей шлях теж достатньо потужний, йде швидко, але через те, що молочна
кислота, яка при цьому накопичуеться, гальмує активність глiколiтичних
ферментів, його можливості теж обмежені. Звичайно цей вид ресинтезу АТФ
відбувається в межах 20-120 секунд. Тому він використовується при бігу
на середні дистанції (наприклад, 200,400, 800 м). Відмічено, що цей вид
ресинтезу завжди має місце на початку всякої рухової активності, поки
кровообiг в працюючому м’язі не стане адекватним для проведення 3-го
типу ресинтезу АТФ. 3) Це аеробне окислення глюкози і жирних кислот в
циклі Кребса. Він відбувається в мiтохондрiях. В середньому на 1 моль
глюкози утворюється біля 38 моль АТФ, при окисленні 1 моля жирної
кислоти – біля 128 моль АТФ. Цей процес дуже ощадливий, проте для
одержання в такий спосіб енергії потрібно більше часу, ніж при перших
двох способах. Тому 3-й шлях ресинтезу використовується в усіх випадках,
де потужність роботи невисока. У повсякденному житті саме цей шлях
найбільш широко експлуатується нашими м’язами. А запаси вуглеводів
(глiкоген, вільна глюкоза) і жирів (джерело жирних кислот) достатньо
великі. Наприклад, за рахунок окислення тільки глiкогену, людина може
безупинно пробігти 15 км шляху; запасів жирів так багато, що їх
вистачить на декілька тижнів безупинної роботи.

Лекція на тему:

«ФІЗІОЛОГІЯ СИНАПТИЧНОЇ ПЕРЕДАЧІ»

План лекції

Класифікація синапсів.

Загальні приципи роботи та властивості хімічних синапсів.

Характеристика нервово-м’язевої (холінергічної) передачі.

Адренергічні синапси.

Термін і поняття «синапс», «синаптична передача» був введений у
фізіологію Ч.Шеррiнгтоном. Він, досліджуючи діяльність ЦНС, припустив ще
в 1897 р., що нейрони між собою з’єднуються за допомогою спеціального
механізму, який він і назвав синаптичним. Наступні роки підтвердили цю
ідею.

КЛАСИФІКАЦІЯ СИНАПСIВ

Синапс – це морфофункцiональне утворення ЦНС, що забезпечує передачу
сигналу з нейрона на інший нейрон або з нейрона на ефекторну клітину
(м’язеве волокно, секреторну клітину). Всі синапси ЦНС можна
класифікувати в такий спосіб.

1. По локалізації: центральні (головний і спинний мозок) і периферичні
(нервово-м’язевий, нейросекреторний синапс вегетативної нервової
системи). Центральні синапси можна у свою чергу розділити на
аксо-аксональнi, аксо-дендротичнi (дендритнi), аксо-соматичнi,
дендро-дендротичнi, дендро-соматичнi і т.п. Відповідно Г. Шеперду,
розрізняють реципрокнi синапси, послідовні синапси і синаптичнi
гломерули (різноманітним засобом сполучені через синапси клітини).

2. По розвитку в онтогенезі: стабільні (наприклад, синапси дуг
безумовного рефлексу) і динамiчнi, що з’являються в процесі
індивідуального розвитку.

3. За кінцевим ефектом: гальмiвнi і збудливі.

4. По механізму передачі сигналу: електричні, хімічні, змішані.

5. Хімічні синапси можна класифікувати по природі медiатора-
холiнергiчнi (медiатор АХ), адренергiчнi (НА), дофамiнергiчнi (дофамiн),
ГАМК-ергiчнi, глiцинергiчнi, глутаматергiчнi, аспартатергiчнi.

Електричні синапси.. Багато авторів недостатньо чітко диференціюють
поняття «електричний синапс» і «нексуси» (в гладеньких м’язах,
міокарді). В даний час визнають, що в ЦНС є електричні синапси. З
погляду морфології електричний синапс це щілинний утвір (розміри щілини
до 2 нм) з іонними містками-каналами між двома клітинами, що
контактують. Збудження при наявності потенціалу дії (ПД), майже
безперешкод перескакує через такий щілинний контакт і збуджують, тобто
iндукують генерацію ПД другої клітини. В цілому, такі синапси (вони
називаються ефапсами) забезпечують дуже швидку передачу збудження. Але в
той же час за допомогою цих синапсiв не можна забезпечити одностороннє
проведення, тому що велика частина таких синапсiв має двосторонню
провідність. Крім того, за їх допомогою не можна змусити ефекторну
клітину (клітину, що управляється через даний синапс) гальмувати свою
активність. Аналогом електричного синапсу в гладеньких м’язах і в
серцевому м’язі є щілинні контакти типу нексуса.

Хімічні синапси. За своєю будовою хімічні синапси являють собою
закінчення аксона (термiнальнi синапси) або його варикозну частину, що
заповнена хімічною речовиною – медiатором. У синапсi розрізняють
пресинаптичний елемент, що обмежений пресинаптичною мембраною,
постсинаптичний елемент, що обмежений постсинаптичною мембраною, а також
позасинаптичну область і синаптичну щілину, розмір якої складає в
середньому 50 нм. В літературі існує велика розмаїтість у назвах
синапсiв. Наприклад, синаптична бляшка – це синапс між нейронами,
кiнцева пластинка – це постсинаптична мембрана мiоневрального синапсу,
моторна бляшка – це пресинаптичне закінчення аксона на м’язевому
волокні.

ЗАГАЛЬНІ ПРИНЦИПИ РОБОТИ ХІМІЧНИХ СИНАПСІВ.

Кожний хімічний синапс, незалежно від природи медiатора i хеморецептора,
активується під впливом потенціалу дії, що надходить до пресинапсу від
тіла нейрона. В результаті – відбувається деполяризацiя пресинаптичної
мембрани, що підвищує проникність кальцієвих каналів пресинаптичної
мембрани і призводить до збільшення входу в пресинапс іонів кальцію. У
відповідь на це відбувається звільнення квантів (вихід із пресинапса) –
100-200 порцій (квантів) медiатора. Вийшовши в синаптичну щілину,
медiатор взаємодіє зі специфічним рецептором постсинаптичної мембрани,
що викликає зміну іонної проникності. В синапсах, у яких здійснюється
порушення постсинаптичної структури, звичайно відбувається підвищення
проникності для іонів натрію, що викликає деполяризацiю постсинаптичної
мембрани. Ця деполяризацiя одержала певну назву: збудливий
постсинаптичний потенціал (ЗПСП). Якщо його величина достатньо велика і
досягає критичного рівня деполяризацii, то генерується ПД. В гальмiвних
синапсах в результаті взаємодії медiатора з рецепторами, навпаки,
відбувається гiперполяризацiя (за рахунок, наприклад, збільшення
проникності для іонів калію і хлору). Це називається гальмiвним
постсинаптичним потенціалом (ГПСП). У гiперполяризованному стані
збудливість клітини знижується і вона перестає відповідати на зовнішні
подразники або (якщо клітина має здатність до автоматii) зменшує
спонтанну активність.

Після кожного циклу проведення імпульсу медiатор руйнується, наприклад,
АХ руйнується ацетилхолiнестеразою, НА руйнується моноамiноксидазою
(МАО) або катехол-О-метилтрансферазою (КОМТ), або йде зворотнє його
захоплення в пресинаптичну структуру. У одних випадках захоплюється
незруйнований медiатор (наприклад, НА), в інших – його залишки
(наприклад, холiн з АХ).

Існує ще один шлях впливу медiатора на постсинаптичну структуру – за
рахунок активації рецептора змінюється концентрація внутрішньоклітинного
посередника типу циклічного аденозинмонофосфата (цАМФ), в результаті
якого змінюється активність внутрішньоклітинних протеаз – а як наслідок
цього відбувається зміна функціональної активності клітини.

Синтез медiатора відбувається в пресинаптичному елементі, куди
потрапляють вихідні продукти для синтезу і ферменти, необхідні для
синтезу. Ферменти утворюються в сомі нейрона і по аксону, приблизно зі
швидкістю 6 мм/добу, потрапляють у пресинапс, де використовуються в
процесі синтезу медiатора. Пригнічення активності цих ферментів
фармакологічним шляхом може привести до виснаження запасів медiатора в
синапсi і, отже, до зниження його функціональної здатності.

Синтез рецепторів постстнаптичної мембрани. Рецептори – це білкові
структури, що є інтегральними білками плазматичної мембрани, вони
синтезуються в ендоплазматичному ретикулумi клітини, після чого
потрапляють (вбудовуються) у постсинаптичну мембрану, пройшовши
попередньо «сортування» в апараті Гольджі. При порушенні білкового
синтезу концентрація рецепторів може істотно знижуватися і призводити до
зменшення функціональних можливостей синаптичної передачі. В ряді
випадків у людини можуть вироблятися антитiла до власних рецепторів
постсинаптичноi мембрани. Це призводить до порушення функції синапса.
Синтез рецепторів – контрольований процес. Наприклад, якщо м’яз
денервований, то число холiнорецепторiв в області постсинаптичноi
мембрани знижується, але одночасно у позасинаптичних областях зростає
концентрація холiнорецепторiв, що робить м’яз більш чутливим у
відношенні АХ, що циркулює в крові.

ВЛАСТИВОСТІ ХІМІЧНИХ СИНАПСIВ

1. Одностороння провідність – одна з найважливіших властивостей
хімічного синапсу. Асиметрія – морфологічна і функціональна – є
передумовою для існування односторонньої провідності.

2. Наявність синаптичноi затримки: для того, щоб у відповідь на
генерацію ПД в ділянці пресинапса виділився медiатор і відбулася зміна
постсинаптичного потенціалу (ЗПСП або ГПСП), потрібно певнний час
(синаптична затримка). У середньому вона дорівнює 0,2-0,5 мс. Це дуже
короткий проміжок часу, але коли мова йде про рефлекторні дуги (в
нейронних сітках), що складаються з множини нейронів і синаптичних
зв’язків, цей латентний час сумується і перетворюється в суттєву
величину – 300- 500 мс. У ситуаціях, що зустрічаються на автомобільних
дорогах, цей час обертається трагедією для водія або пішохода.

3. Завдяки синаптичному процесу нервова клітина, що керує даним
постсинаптичним елементом (ефектором), може здійснювати збудливий вплив
або, навпаки, гальмiвний (це визначається конкретним синапсом).

4. В синапсах існує явище негативного зворотнього зв’язку – антидромний
ефект. Мова йде про те, що медiатор, який виділяється в синаптичну
щілину, може регулювати виділення наступної порції медiатора з цього ж
пресинаптичного елемента шляхом впливу на специфічні рецептори
пресинаптичноi мембрани. Так, відомо, що в адренергiчних синапсах є
альфа2-адренорецептори, взаємодія з котрими (норадреналiн зв’язується з
ними) приводить до зниження виділення порції норадреналiна при
надходженні чергового сигналу до синапсу. На пресинаптичнiй мембрані
виявлені рецептори і до інших речовин.

5. Ефективність передачі в синапсi залежить від інтервалу проходження
сигналів через синапс. Якщо цей інтервал до деякої межі зменшувати
(збiльшувати подачу імпульсу по аксону), то на кожний наступний ПД
відповідь постсинаптичноi мембрани (величина ЗПСП або ГПСП) буде
зростати (до деякої межі). Це явище полегшує передачу в синапсi, посилює
відповідь постсинаптичного елемента (об’єкта керування) на черговий
подразник; воно одержало назву «полегшення» або «потенцiацiя». В його
основі лежить накопичення кальцію в середині пресинапса. Якщо частота
проходження сигналу через синапс дуже велика, то через те, що медiатор
не встигає зруйнуватися або піти із синаптичноi щілини, виникає стійка
деполяризацiя або катодична депресія – зниження ефективності синаптичноi
передачі. Це явище називається депресією. Якщо через синапс проходить
багато імпульсів, то постсинаптична мембрана може зменшити відповідь на
виділення чергової порції медiатора. Це явище називається
десенситизацiєю – втратою чутливості. В певній мірі десенситизацiя схожа
на процес рефрактерностi (втрата збудливості). Синапси схильні до
втоми. Можливо, що в основі втоми (тимчасового падіння функціональних
можливостей синапса) лежать: а) виснаження запасів медiатора, б)
утруднення виділення медiатора, в) явище десенситизацii. Т. ч., втома –
це інтегральний показник.

НЕРВОВО-М`ЯЗЕВИЙ (МIОНЕВРАЛЬНИЙ) СИНАПС

Вивчений найбільш повно. Для нього характерно наявність великого числа
вигинів на пресинаптичнiй і, особливо, на постсинаптичнiй мембрані.
Завдяки цьому зростає площа контакту пресинапса з постсинапсом, що
збільшує можливість взаємодії. Пресинапс заповнений везикулами
ацетилхолiна (АХ). Приблизно кожний із них містить до 1000-10000 молекул
АХ. В основному везикули розташовані у визначених місцях пресинапса –
біля так званих активних зон. В нормі везикули не підходять близько до
пресинаптичної мембрани, мабуть, через те, що мають такий же заряд, як і
пресинапс, хоча можлива і наявність жорсткої структури, що утримує
везикули в підвішеному стані. Постсинаптична мембрана представлена у
вигляді гребінців. Вони розташовані з інтервалом приблизно в 1 мкм. На
вершині гребінця концентрація холiнорецепторiв досягає максимальних
значень (приблизно 20000 рецепторів на 1 мкм2), а в устях – тобто в
глибині – біля 1000 рецепторів. В позасинаптичнiй зоні концентрація
холiнорецепторiв менша – порядку 50 на 1 мкм 2. У синаптичнiй щілині
розташований глiкокалiкс – волокна, що виконують опорну функцію (зв’язок
механічна). Тут розташована ацетилхолiнестераза (АХЕ), що здатна
розщеплювати ацетилхолiн із швидкістю 1 молекула/мс.

Холінорецептори нервово-м’язового синапса належать до Н-ХР
(нікотинчутливий холiнорецептор), тобто це рецептор, що крім
ацетилхолiна здатний збуджуватися і під впливом нікотину. Його
молекулярна маса, визначена за допомогою методики зв’язування рецептора
бунгаротоксином (отрута смугастої крайоти – вид змії), дорівнює 250.000.
Молекула рецептора складається з 5 субодиниць – 2 альфа, бета, гама і
дельта. Всередині рецептора (його зовнішній вигляд – гриб) проходить
іонний канал, що пропускає натрій. При взаємодії АХ з ХР внаслідок
конформацiйних змін змінюється стан каналу – він стає проникним для
іонів натрію, що зумовлює вхід їх всередину м’язевого волокна в ділянці
постсинаптичноi мембрани і, як результат, викликає деполяризацiю. На
відміну від інших синапсiв, цей вид деполяризацii одержав назву
потенціалу кiнцевоi пластинки (ПКП).

В умовах спокою, коли пресинаптична мембрана не деполяризована, везикули
майже не спроможні виходити з пресинапсу . Проте з інтервалом приблизно
в 1 с спонтанно одна з везикул виходить в синаптичну щілину і звільнює
квант медiатора. Цей вид активності одержав назву «мініатюрний потенціал
кiнцевої пластинки». Наявність МПКП свідчить про квантову природу
виділення медiатора.

Коли до пресинапсу приходить потенціал дії, він викликає значну
деполяризацiю мембрани. Це призводить до того, що кальцій ззовні
надходить всередину пресинапса і, мабуть, подібно ситуації в м’язах,
викликає скорочення структур синапса (актиноподiбних волокон), в
результаті чого везикули близько підходять до пресинаптичної мембрани і
відбувається екзоцитоз – викид порції АХ. Якщо заблокувати кальцієві
канали, то процес передачі збудження в синапсi припиняється. В цілому,
на 1 ПД виділяється 100 (синапси жаби) або 200-300 везикул (квантів)
медiатора і в результаті генерується достатньо потужний постсинаптичний
потенціал (потенціал кiнцевої пластинки), що досягає критичного рівня
деполяризацii, викликаючи генерацію повноцінного потенціалу дії,
здатного до поширення по обидва боки від постсинаптичної мембрани у
позасинаптичнi ареали. Ацетилхолiн, що вийшов у синаптичну щілину,
миттєво руйнується ацетилхолiнестеразою (АХЕ), перетворюючись у холiн
(він знову захоплюеться для наступного синтезу) і ацетат.

Як і всі синапси, нервово-м’язовий синапс піддається фармакологічній
модифікації: можна блокувати проведення ПД по пресинаптичному елементі
(новокаїном), блокувати звільнення медiатора, наприклад, за рахунок
видалення із середовища іонів кальцію або додавання іонів марганцю, або
за допомогою ботулiну, можна заблокувати синтез АХ, пригнічуючи
захоплення холiна. Нарешті, що в практичному відношенні надзвичайно
важливо, можна блокувати самі рецептори і, тим самим, цілком припинити
передачу збудження в синапсi. Це можна зробити, використовуючи такі
речовини, які при високих концентраціях блокують ХР. Цією властивістю
володіють кураре і курареподiбнi речовини (д-тубокурарин, диплацин.). Ця
властивість має широке застосування в хірургії. Існує також можливість
регулювати активність ацетилхолiнестерази (АХЕ). Якщо її активність
зменшити до певного рівня, то це буде сприяти накопиченню АХ у
синаптичнiй щілині. Така ситуація при визначеній патології (мiастенiя
гравіс, коли кількість медiатора, що викидається різко знижена) є
сприятливою. Якщо iнактивацiя АХЕ досягає значної величини, то це
супроводжується розвитком стійкоi деполяризацiї в ділянці синапса і
приводить до блокади проведення збудження через мiоневральний синапс. В
кінцевому результаті це може привести до загибелі організму. На цьому
явищі базується застосування ФОС (фосфоорганiчних сполук) в якості
отруйних речовин або в якості інсектицидів (дихлофос, хлорофос і т.д.).

ІНШІ ХОЛIНЕРГIЧНI СИНАПСИ

У головному і спинному мозку (центральні синапси),у вегетативній
нервовій системі (ганглii, периферія) широко представлені холiнергiчнi
синапси: медiатором в усіх цих синапсах є ацетилхолiн. Фармакологiчно
було показано, що в одних структурах ХР активуються крім АХ, також і
нікотином, інші ж рецептори крім ацетилхолiну здатні активуватися
мускарином (алкалоїд ряду грибів, у тому числі мухомора). В зв’язку з
цим усі холiнорецептори поділені на 2 основних класи: Н-ХР i М-ХР.
Кожний із класів також неоднорідний. Зокрема, Н-холiнорецептори: в одних
випадках (нервово-м’язевий синапс) вони блокуються курареподiбними
речовинами, в інших (синапси головного мозку, синапси симпатичної і
парасимпатичноi систем) – вони не реагують на курареподiбнi речовини,
але блокуються під впливом бензогексонiя і йому подібних речовин
(ганглiоблокатори). Всi М-ХР блокуються атропіном (алкалоїд белладони
або беладонни звичайної). Ці рецептори є в центральних холiнергiчних
синапсах, а також у закінченнях постганглiонарних, парасимпатичних
волокон. В цілому, синапси на цій підставі можна поділяти на
н-холiнергiчнi і м-холiнергiчнi.

На відміну від н-холiнергiчних синапсiв, у м-холiнергiчних синапсах може
мати місце не тільки збудження, але і гальмування. Судячи з кінцевого
ефекту, частина м-холiнергiчних синапсiв є збудливими (ГМК
шлунково-кишкового тракту і бронхів), а частина – гальмiвними синапсами,
наприклад, у серцевому м’язі.

АДРЕНЕРГІЧНІ СИНАПСИ

Вони локалізуються в головному мозку, а також в симпатичній нервовій
системі – на закінченнях постганглiонарних волокон. Вони здійснюють
збудження (серцевий м’яз) або, навпаки, гальмування (ГМК
шлунково-кишкового тракту і бронхів). В усіх цих синапсах медiатором є
НА – норадреналiн (вірніше було б їх назвати норадренергiчними). Він
синтезується в синапсi з тирозина (послідовно: ДОФА-дофамiн-норадреналiн
– адреналін). Виділення НА відбувається в результаті появи в області
пресинапса потенціалу дії. Іони кальцію теж приймають участь у
виділеннi чергової порції квантів НА. Доля НА така: до 80% його підлягає
зворотньому захопленю в пресинапс (нейрональне захоплення), частина –
захоплюється еффекторною клітиною (екстранейрональне захоплення),
частина – дифундує в кровоносні судини, частина – піддається розщепленню
моноамiноксидазою (МАО) і катехолметилтрансферазою (КОМТ).

Ефект виділення НА залежить від того, який вид рецептора знаходиться на
постсинаптичнiй мембрані. Розрізняють 4 вида рецепторів – всi вони
називаються_ адренорецепторами. Їх поділяють на клас альфа-АР (всередині
-‘ дві популяції; альфа-1 і альфа-2) і бета-АР (відповідно бета-1 і
бета-2). В кожному синапсi є ці 4 види рецепторів, але домінує завжди
якійсь один із них. Вважають, що при взаємодії НА з альфа-1-АР
відбувається деполяризацiя постсинаптичноi мембрани (утвориться ЗПСП) і
збудження еффектора. Альфа-1-АР звичайно багато в ГМК судин шкіри і
шлунково-кишкового тракту, у нейронах головного мозку. Альфа-1-АР багато
на пресинаптичнiй мембрані адренергiчного синапса, завдяки чому НА
здійснює гальмiвний антидромний ефект (гальмує виділення чергової порції
НА із синапса). Бета-1-АР в основному представлені в міокарді, завдяки
чому НА викликає активацію цих структур. Бета-2-АР в основному
розташовані в ГМК судин скелетних м’язів, коронарних судин, у ГМК
бронхів, матки; при їх активації виникає гальмування активності
відповідних структур.

‘ Подібно іншим синапсам, адренергiчнi схильні до фармакологічної
модуляції. Можна регулювати синтез НА, порушувати депонування його у
везикулах (резерпін, октадин), пригнічувати активність МАО (iпразид),
КОМТ (пирогалол), посилювати виділення НА (ефедрин), iнгiбувати
виділення (октадин, орнид) і захоплення НА (резерпин, кокаїн). Нарешті,
можна вибiрково блокувати передачу збудження в адренергiчних синапсах,
використовуючи відповідно альфа-адреноблокатори (фентоламiн),
бета-блокатори (обзидан або селективні блокатори). Нещодавно виявлена
наявність у крові ендогенних адреномодуляторiв, що змінюють ефективність
адренергiчної взаємодії.

ВНУТРIШНЬОЦЕНТРАЛЬНI СИНАПСИ

Хімічні синапси в мозку є двох основних видів – збудливі і гальмiвні.
Одна з головних особливостей синапсiв мозку – це достаток синаптичних
зв’язків на тому самому нейроні (з одним нейроном можуть контактувати
декількох тисяч аксонiв). При цьому нейрон (або його вiдростки)
одночасно отримує і збудливі сигнали, і гальмуючі, тобто обидва види
синапсiв можуть функціонувати одночасно. Тому кінцевий результат є
результатом цих процесів – переважання збудливих впливів над гальмiвними
призводить до збудження, і навпаки. Той самий нейрон може одержувати
збудливі впливи через різноманітні синапси (адренергiчнi,
серотонiнергiчнi і т.п.), його плазматична мембрана повинна мати набір
відповідних хеморецепторiв. Нейрон може знаходитися в стані спокою,
збудження або гальмування. Багато в чому це визначається станом мембрани
на аксонному горбку. Це місце інтеграції всіх входів нейрона. Саме тут
може відбуватися сумацiя збудливих або, навпаки, гальмiвних впливів.
Наприклад, кожний збудливий синапс викликає пiдпороговi зміни
мембранного потенціалу, недостатні для генерації ПД (ЗПСП не досягає
критичного рівня деполяризацii). Якщо одночасно збуджуються два входи
(через 2 синапса йде збудження нейрона), те їхні впливи можуть
сумуватися на нейроні і ЗПСП буде здатнийни викликати генерацію ПД.

У мозку є ряд медiаторiв, що викликають збудження нейрона: норадреналiн
(його продукують адренергiчнi нейрони), дофамiн (дофамiнергiчнi
нейрони), серотонiн, пептиди (пептидергiчнi), глутамiнова кислота,
аспарагiнова кислота і т.д. В усіх цих випадках медiатор,що виділяється
, взаємодіє зі специфічним рецептором, в результаті чого змінюється
проникність для іонів натрію і в результаті розвивається деполяризацiя
(ЗПСП). Якщо вона досягає критичного рівня, то виникає ПД (збудження
нейрона).

Гальмiвнi синапси утворені спеціальними гальмiвними нейронами (точніше,
аксонами). Медiатором можуть бути глiцин, ГАМК і ряд інших речовин.
Звичайно глiцин продукується в синапсах, за допомогою яких здійснюється
постсинаптичне гальмування. При взаємодії глiцина як медiатора з
глiциновими рецепторами нейрона виникає гiперполяризацiя нейрона (ГПСП)
і, як наслідок, – зниження збудливості нейрона аж до повної його
рефрактерностi. В результаті цього збудливі впливи, що надходять через
інші аксони, стають малоефективними або неефективними. Нейрон
виключається з роботи цілком.

Пресинаптичне гальмування здійснюється за участю ГАМК. Принцип такий:
гальмiвний ГАМК-ергiчний нейрон спрямовує свій аксон до аксона, по якому
йде збудливий вплив від одного нейрона (N 1, наприклад) до другого ( N
2). У місці контакту, що розташований недалеко від синаптичного контакту
аксона нейрона N 1 із нейроном N 2, виділяється ГАМК, що взаємодіє з
ГАМК-ергiчними рецепторами, і в результаті відбувається стійка
деполяризацiя, що призводить до розвитку катодичної депресії. Цього
цілком достатньо, щоб блокувати проведення збудження по аксону від
нейрона N 1 до нейрона N 2. Ситуація нагадує дію новокаїну.

Пресинаптическое гальмування, на відміну від постсинаптичного, не
виключає з роботи відразу весь нейрон, а лише виключає окремий вхід,
тобто це більш «тонкий» інструмент гальмування, чим постсинаптичне. Воно
дозволяє «вилучити» непотрібну інформацію, не припустити її до даного
нейрона.

Ефект глiцина блокується стрихнiном, а ефект ГАМК блокується бiкукулiном
пиротоксином.

Лекція на тему:

“ ЗАГАЛЬНА ФІЗІОЛОГІЯ ЦНС ”

План лекції

Методи дослідження функцій ЦНС.

Нейрон як структурна та функціональна одиниця ЦНС.

Нервові центри та їх властивості.

Рефлекторний принцип діяльності ЦНС.

Гальмування в ЦНС та його види

Принципи координації діяльності ЦНС

МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ ФУНКЦІЙ ЦНС

При дослідженні функціонального стану ЦНС використовуються різні методи,
в тому числі і прості, що базуються на спостереженні за реалізацією
функцій ЦНС: сенсорної, рухової і вегетативної. Застосовуються методи
дослідження стану вищої нервової діяльності (ВНД), в тому числі методи,
що оцінюють здатність людини до виробленя умовних рефлексів, методи
оцінки вищих психічних функцій – мислення, пам’яті, уваги.

В експериментальній фізіології широко застосовуються хірургічні методи:
перерізки, часткової перерізки, екстирпації. Однак і в клінічних умовах
в ряді випадків використовуються ці методи ( з метою лікування, а не для
вивченя функцій). Руйнування структур мозку, перерізка окремих шляхів як
правило виконується з використання стереотаксичної техніки: введення
електродів в мозок людини або тварини в певні ділянки і на певну
глибину. Таким чином, наприклад, використовуючи електроліз, можна
видалити ділянку, що викликає епілептичні прступи. Піонером в цьому
напрямку був Пенфілд. В Росії цей метод використовували в клініці
академіка Н.П. Бехтеревої при лікуванні ряду патологій ЦНС, в тому
числі при хворобі Паркінсона. Використання цього метода для лікування
людей є обмеженим.

Найбільш активно в клінічній і експериментальнiй практицi
використовуються методи реєстрації електричної активності нейронів
мозку. Наприклад, метод мiкроэлектродной техніки – його можна навіть
використовувати на людині – під час операцій на мозку у відповідні
ділянки мозку вводиться скляна мiкропіпетка, за допомогою котрої і
реєструється електрична активність окремого нейрона. Це ж можна
здійснити з нейронами, ізольованими з організму.

Метод викликаних потенціалів (ВП) цікавий тим, що з його допомогою можна
оцінити всі ті структури мозку, які беруть участь в опрацюванні
інформації, що йде від даного рецептора. Якщо в дану ділянку мозку (де
знаходяться вiдвiднi електроди) надходить інформація, то в цій області
реєструються викликані потенціали.

Особливу популярність набув метод електроенцефалографii: реєстрація
сумарної електричної активності нейронів мозку. Здійснюється шляхом
реєстрації різниці потенціалів між двома точками, розташованими на
голові. Існує певна класифікація відведень, що використовуються при
реєстрації ЕЕГ. В цілому, ЕЕГ являє собою низкоамплитуднi коливання
електричної активності, частотні й амплітудні характеристики яких
залежать від стану ЦНС. Розрізняють ритми ЕЕГ:

альфа-ритм (8-13 Гц, 10-100 мк), бета-ритм (14-30 Гц, ампл. менше 20
мк), тета-ритм (7-11 Гц, ампл. більш 100 мк), дельта-ритм (менше 4 Гц,
ампл. 150-200 мк). Звичайно в умовах спокою в людини реєструється
альфа-ритм. В активному стані – бета-ритм. Перехід від альфа- до
бета-ритму або від тета- до альфа- і бета-ритму називається
десинхронизацi єю. При засипаннi, коли зменшується активність кори
великих півкуль, має місце синхронізація – перехід електричної
активності від альфа-ритму до тета- і навіть до дельта-ритму. При цьому
клітини мозку починають працювати одночасно: частота генерації хвиль
зменшується, а їхня амплітуда зростає. В цілому, ЕЕГ дозволяє визначити
стан мозку ( стадії природного сну, дає можливість судити про глибину
наркозу, про наявність патологічного процесу в мозку (епілептичний
осередок, пухлина) і т.д. Вважали, що метод ЕЕГ дозволить вивчити
фізіологічні процеси, що лежать в основі мислення, але дотепер в цьому
напрямку не отримано підбадьорюючих даних.

НЕЙРОН ЯК СТРУКТУРНА І ФУНКЦІОНАЛЬНА ОДИНИЦЯ ЦНС

Нейрон є функціональною одиницею мозку. Поряд з нейронами в мозку є
клітини глi ї – олiгодендроцити і астроцити. Не все поки з’ясовано
стосовно функцій глiальних клітин. Відомо, що олiгодендроцити відіграють
важливу роль у процесі мiєлiнiзацii аксонів. В новонароджених висхідний
шлях (аферентнi волокна) покриті мiєлiном, в той час як еферентнi
волокна безмієлінові. Це не дає можливості повноцінно функціонувати
аксонам. Олiгодендроцити призводять до того, що аксони низхідних шляхів
теж покриваються мієліном.

За допомогою астроцитів, мабуть, видаляється з позаклітинного простору
надлишок іонів калію, тим самим глiальнi клітини захищають нейрон від
надмірної деполяризації. Опорна функція – теж прерогатива глii. Щодо
участі глiальних клітин у процесах запам’ятовування – питання
дискусійне.

Гематоенцефалiчний бар’єр. Для мозку характерна наявність жорсткого
бар’єру для багатьох речовин, що знаходяться в крові, у тому числі для
гормонів, біологічно активних речовин. Це, з одного боку, обумовлено
особливостями будови капілярів мозку: вони вкрай мало проникні для
багатьох речовин внаслідок того, що їхній ендотелiй щільний, у ньому
мало пор, контакти між сусідніми ендотелiальними клітинами щільні і не
пропускають молекули через цей бар’єр. Все це важливо, так як забеспечує
стабільність роботи нейрона. Гематоенцефалiчний бар’єр зберігає своє
значення (і свої механізми) в тих місцях, де утворюється ліквор, тобто в
судинних утворах шлуночків мозку. Ліквор – це рідина з мінімальним
вмістом молекул БАР, гормонів. Ліквор необхідний для забезпечення
гідравлічної подушки м’яким тканинам мозку. Одночасно ліквор замінює
лімфу, за його допомогою здійснюється дренування тканин мозку і
видалення з них осколків клітин, великих молекул і т.п. у венозну
систему, куди впадає ліквор.

Нейрон має дендрити, аксон, сому. Для фізіолога дуже важливо поняття про
аксонний горбик і початковий сегмент. Саме в цьому місці відбувається
збудження нейрона, тому що ця частина має найбільшу збудливість.

Нейрон має багато синапсів, по яких до нього надходять збудливі і
гальмівні впливи від інших нейронів. Завдяки цьому нейрон може
одержувати велику кількість інформації.

Нейрон може перебувати в різних станах: а) в стані спокою – практично
відсутні коливання мембранного потенціалу, ПД не генерируется; б) в
стані активності – генерувати потенціали дії (для нейронів характерна
генерація серії або пачки імпульсів). Стан активності може бути
індукований за рахунок надходження до нейрона імпульсів від інших
нейронів або бути спонтанним (автоматія). В цьому випадку нейрон
відіграє роль пейсмекера (водія ритму). Такі нейрони є в ряді центрів,
наприклад, в центрі дихання; в) в стані гальмування – воно виявляється в
тому, що нейрон припиняє свою імпульсну активність (нейрон – пейсмекер,
або нейрон, що одержує збудливі впливи). В основі гальмування лежить
явище гiперполяризацiї нейрона (це характерно для постсинаптичного
гальмування).

Звичайно нейрон посилає ПД по аксону до іншого нейрона або до ефектора,
наприклад, до м’яза. Такий шлях проведення називається ортодромним.
Сигнал, проте, поширюється і на сому, на дендрити. Це антидромне
поширення збудження.

Види нейронів:

1) аферентнi – для аналізу сигналу, що йде з рецепторів,

2) еферентнi нейрони – дають команду ефектору,

3) вставні нейрони – виконують різні функції, в тому числі здійснюють
передачу сигналу від одного нейрона до іншого, сприяють розподілу
сигналів по нейроним мережах, здійснюють гальмування (гальмiвнi
нейрони), постійно підтримують активність окремих нервових центрів
(пейсмекернi нейрони), здійснюють прийняття рішення (командні нейрони).

В залежності від того, який медіатор виділяється, нейрони бувають:
холiнергічнi, адренергiчнi, дофамiнергічнi, серотонiнергічнi,
глiцинергічнi, ГАМК-ергічнi і т.д. Незважаючи на те, що в нейронах є
велика кількість розгалужень аксонів, в усіх його закінченнях
виділяється однаковий медіатор (принцип Дейла).

ОБ’ЄДНАННЯ НЕЙРОНІВ

Існує велика термінологічна плутанина у відношенні того, як називати
об’єднання нейронів. Наприклад, є поняття «нервовий центр» – його можна
визначити як комплекс нейронів, зосереджених в одном місці ЦНС
(наприклад, дихальний центр), і таке об’єднання грунтується на чисто
анатомічних принципах, «нейроннi ланцюги» – послідовно сполучені
нейрони, що виконують певне завдання. З цього погляду «рефлекторна дуга»
– теж нейронний ланцюг. «Нейроннi сітки» – поняття більш велике, тому що
крім послідовних ланцюгів нейронів є паралельні ланцюги, а також зв’язки
між послідовними і паралельними ланцюгами; нейроннi сітки – це
структури, що виконують складні задачі, наприклад, сенсорні сітки
виконують задачу по опрацюванню інформації.

Найбільш часто використовується поняття «рефлекторна дуга» – саме вона
лежить в основі елементарного функціонального акту ЦНС. В ній звичайно
послідовно сполучені аферентнi, вставні і еферентнi нейрони (див. про це
нижче).

РЕФЛЕКТОРНИЙ ПРИНЦИП РЕГУЛЯЦІЇ

Ідею про то, що організм, наділений нервовою системою, здатний
відповідати на дію зовнішніх подразників по типу «стимул – відповідь»,
висловив французький філософ Рене Декарт (XVII в.). Термін «рефлекс» був
введений Iржи Прохазкою (кінець XVIII в.). Багато видатних фізіологів
XIX і XX вв. розробляли теорію рефлекторної діяльності. Величезний
внесок внесли І. М. Сєченов, І. П. Павлов. На думку И. М. Сєченова, усе
свідоме і несвідоме відбувається по типу рефлексу (рефлекс-відбиток).
Йому також належить важлива ідея про те, що рефлекторна діяльність
здійснюється за участю гальмiвних процесів у ЦНС (він відкрив саме явище
гальмування в ЦНС). І. П. Павлов, підтримуючи ідею про рефлекс як основу
діяльності ЦНС, виділив особливий клас рефлексів, які назвав «умовними
рефлексами», докладно їх вивчив і сформулював важливе положення про те,
що в основі вищої нервової діяльності людини і тварин лежать умовні
рефлекси, які формуються на базі безумовних за рахунок появи тимчасових
зв’язків. П. К. Анохін вважав, що багатогранність діяльності людини і
тварини можна пояснити за допомогою концепції функціональних систем
(ФС), механізми яких лежать в основі цілеспрямованої діяльності.
Атрибутами функціональних систем є: аферентний синтез, ухвалення
рішення, еферентний синтез, акцептор результату дії. В наш час йде пошук
«нових» (точніше – інших) форм діяльності ЦНС, що дозволять пояснити
принципи роботи мозку.

З цих позицій пропонується, наприклад, уявлення про існування комплексу
фіксованих дій: це об’єднання нейронів (нервовий центр), в яких
відсутній аферентний нейрон (або може бути відсутній), але обов’язково є
пейсмекерний і еферентний нейрони. Незалежно від наявності в зовнішньому
середовищі стимула цей центр працює в автоматичному режимі: пейсмекер
задає послідовність збуджень еферентному нейрону, а той посилає
відповідно до заданого ритму сигнали команди до ефектора. Очевидно, така
ситуація має місце в дихальному центрі і в спинальних механізмах, що
забезпечують здійснення кроків. Думають, що комплекси фіксованих дій
контролюються іншими відділами ЦНС. Шеперд Г., вважає, що є і так званi
«центральні системи», що здійснюють складні регуляторні процеси заради
досягнення певної. Ця ідея схожа з концепцією П. К. Анохіна про
функціональні системи.

Отже, навряд чи ЦНС «справляється» із своїми управлінськими
завданнями тількиза допомогою рефлекса. Але поки в курсі нормальної
фізіології працює лише ідея «рефлексу».

Рефлекторна дуга – це морфологічна основа рефлексу. Рефлекс – це
закономірна реакція організму на дію подразника (зверніть увагу – на дію
подразника, а якщо його немає – значить це не рефлекс) при обов’язковій
участі ЦНС. Розрiзняють також рефлекси, що реалізуються через клітини
нервових ганглiїв. В будь-якому випадку повинна бути рефлекторна дуга. У
випадку безумовних рефлексів вона формується незалежно від життєвого
досвіду індивідуума – становлення безумовних рефлекторних дуг генетично
запрограмованно. Умовно-рефлекторний процес потребує створення нових
рефлекторних дуг на основі сполучення роботи безумовних рефлекторних дуг
і індиферентного подразника.

Сама проста рефлекторна дуга – моносинаптична. Вона складається з 2
нейронів: аферентного, еферентного. Звичайно латентний період, тобто час
від моменту нанесення подразника до кінцевого ефекту (або це називається
часом рефлексу) – досягає в такому випадку 50-100 мс, а центральний час
– проміжок часу, протягом якого імпульс пробігає по структурах мозку,
складає біля 3 мс. Відомо, що для проходження 1 синапса в середньому
потрібно близько 1,5 мс. Таким чином, центральний час рефлексу вказує
на число синаптичних передач, що мають місце в даному рефлексі.
Моносинаптичнi рефлекси – це порівняно обмежене коло рефлексів.
Класичний приклад – спинальнi мiотатичнi (виникаючі у відповідь на
розтяг м’яза) рефлекси. Частіше дуга рефлексу представлена 3 і більш
послідовно сполученими нейронами – аферентним, вставними і еферентним.
Центральний час у таких рефлексів більше 3 мс (наприклад, якщо 2
синаптичних переключення – то біля 4-6 мс). В цілому полiсинаптичнi
рефлекси – достатньо поширені види рефлексів. Наприклад, згинальний
рефлекс, що виникає при подразненні рецепторів шкіри.

Види рефлексів. Відзначимо найбільше істотні моменти цієї класифікації.

1. Безумовні й умовні рефлекси – по способу утворення рефлекторної дуги.

2. Моносинаптичнi, полiсинаптичнi – по компонентах рефлекторної дуги.

3. Спинальнi, бульбарнi, мезенцефальнi, кортикальнi – по розташуванню
основних нейронів дуги, без яких рефлекс не реалізується. Наприклад,
мiотатичний рефлекс може мати місце в спинальних тварини.

4. Iнтерорецептивнi, екстерорецептивнi – по характеру рецепторів,
подразнення яких викликає даний рефлекс.

5. Статеві, оборонні, харчові і т.д. – по біологічному значенню
рефлексу.

6. Рефлекси соматичноi і вегетативної нервової системи (або – соматичнi,
вегетативні) – за принципом – який відділ ЦНС бере участь у реалізації
рефлексу.

7. Серцеві, судинні, слиновидiльнi – за кінцевим результатом.

ГАЛЬМУВАННЯ В ЦНС. ЙОГО ВИДИ І МЕХАНІЗМИ

Вперше ідею про те, що в ЦНС крім процесів збудження існує процес
гальмування, висловив І.М. Сєченов. Досліджуючи рефлекторну діяльність
жаби зі збереженими зоровими горбами, І.М. Сєченов визначав час
згинального рефлексу (за методикою Тюрка) – у відповідь на занурення
лапи в кислоту відбувалося сгинання кiнцiвок в кульшовому і колінному
суглобах. Якщо на зоровий горб помістити кришталик солі, то виникає
гальмування – подовження часу рефлексу. Це спостереження і дозволило
І.М. Сєченову говорити про явище гальмування. В подальшому такий вид
гальмування одержав назву сєченовське гальмування, або центральне
гальмування.

Гольц спостерігав, що гальмування можна одержати, прикладаючи додатковий
подразник на периферії (кiнцiвка). Тому виникло поняття «периферичне»
гальмування. Але цілком ясно, що обидва види явища відображають процес
гальмування рефлекторної діяльності в ЦНС.

В ЦНС величезне число тормозних нейронів. Деякі з цих нейронів мають
«власне» ім’я – на честь відкривача цих структур, наприклад, клітини
Реншоу, клітини Уiлкiнсона і т.д. Очевидно, кожний гальмiвний нейрон
виробляє якійсь один тип медіатора (наприклад, глiцин або
гамма-амiномасляну кислоту) і здійснює відповідно до цього гальмування.
Розрізняють два види гальмування – пресинаптичне і постсинаптичне.
Пресинаптичне гальмування здійснюється шляхом гальмування якогось
визначеного шляху, що йде до даного нейрона. Наприклад, до нейрона
підходять 10 аксонів, і до кожного з цих аксонів підходять аксони від
гальмiвних нейронів. Вони можуть гальмувати проведення відповідно по
кожному з аксонів окремо. Процес пресинаптичного гальмування протікає по
типу катодичоi депресії:

в аксо-аксональному синапсі виділяється медіатор, який викликає стійку
деполяризацію, що порушує проведення хвилі збудження через цю ділянку.
Другий тип – постсинаптичне гальмування за рахунок дії гальмівних
медіаторів, які викликають гiперполяризацію постсинаптичної мембрани, в
результаті чого збудливість нейрона різко знижується. Блокатором
ГАМК-ергічних рецептів є бiкукулiн, а блокатором глiцинових рецепторів –
стрихнiн, правцевий токсин.

Якщо розглянути «архітектуру» використання гальмiвних нейронів при
організації нейронних сіток, ланцюгів і рефлекторних дуг, то можна
виділити ряд варіантів цієї організації (це відбивається в назві даного
виду гальмування).

1. Реципрокне гальмування. Як приклад: сигнал від м’язевого веретена
надходить з аферентного нейрона в спинний мозок, де переключається на
альфа-мотонейрон згинача і одночасно на гальмiвний нейрон, що гальмує
активність альфа-мотонейрона ‘ разгинача. Явище відкрите Ч.
Шеррінгтоном.

2. Зворотнє гальмування. Альфа-мотонейрон, наприклад, посилає аксон до
відповідних м’язевих волокон. Від аксона відходить колатераль, що
вертається в ЦНС – вона закінчується на гальмiвному нейроні (клітина
Реншоу) і активує її. Гальмiвний нейрон викликає гальмування
альфа-мотонейрона, що запустив весь цей ланцюжок. Таким чином,
альфа-мотонейрон, активуючись, через систему тормозного нейрона сам себе
гальмує.

3. Існує ряд варіантів зворотнього гальмування, зокрема, латеральне
гальмування. Сутність його зводиться до того, що активується, наприклад,
фоторецептор, він активізує біполярну клітину, і одночасно активується
поруч розміщений гальмівний нейрон, що блокує проведення збудження від
сусіднього фоторецептора до ганглі-озної клітини. Цим самим відбувається
«гальмування» інформації в сусідніх ділянках. Таким чином створюються
умови для чіткого бачення предмета (дві точки на сітківці розглядаються
як дві окремі точки в тому випадку, якщо між ними є незбуджені ділянки).

ОСОБЛИВОСТІ ПОШИРЕННЯ ЗБУДЖЕННЯ В ЦНС

Розглядаючи основні принципи і особливості поширення збудження в ЦНС, а
по суті і властивості нервових центрів, можна виділити такі моменти.

1. Одностороннє проведення збудження. В центрах ЦНС, в середині
рефлекторної дуги і нейронних ланцюгів збудження, як правило, йде в
одному напрямку, наприклад, від аферентного нейрона до еферентного, а не
навпаки. Обумовлено це особливостями розташування і характером
функціонування хімічного синапса. В цілому це організує діяльність ЦНС і
є одним з принципів координацiйної діяльності ЦНС.

2. Сумацiя збудження (аналогічно можна говорити і про сумацiю
гальмування). На нейроні в ділянці його аксонного горбика відбувається
інтеграція подій, що розігруються на окремих ділянках мембрани нейрона.
Якщо з визначеним інтервалом до нейрона в точку А приходять імпульси,
вони викликають генерацію в цій області ЗПСП. Якщо ці ЗПСП не досягають
критичного рівня деполяризацii, то потенціал дії не виникає. Якщо ж
частота проходження достатньо велика, то відбувається в цьому місці
суммація ЗПСП, при досягненні ЗПСП критичного рівня деполяризації
виникає ПД, нейрон збуджується. Це явище зветься часовою сумацією
(відбувається сумація слідів збудження в часі). В ЦНС має місце і
просторова сумація: збудження, що надходить в точку В, А, С нейрона
(навіть якщо вони самі по собі – пiдпороговi), при одночасній появі
можуть привести до його збудження за умови, що сумарний ЗПСП досягає або
перевищує критичний рівень деполяризацiї.

3. Явище оклюзії: за рахунок явища дивергенції (див. нижче) той самий
нейрон може передавати сигнали на ряд інших нейронів, в результаті чого
виникає певний ефект (наприклад, відбувається активація 10 м’язевих
волокон м’яза, внаслідок чого м’яз розвиває напругу, рівну 100 мгс).
Другий нейрон збуджує теж 10 інших волокон (100 мгс). Але якщо обидва
нейрони збуджувати одночасно, то сумарна активність м’яза буде 180 мгс.
Чому? Виявляється, частина волокон у них були спільними (тобто нейрон 1
і 2 передавали інформацію на ті самі волокна). Це явище одержало назву
оклюзії .

4. Трансформація ритму збудження. На відміну від скелетного м’яза або
аксона нейрон здатний трансформувати ритм збудження, що приходить до
нього. Наприклад, надходять імпульси з частотою 25 Гц, а нейрон у
відповідь на це, збуджуючись, генерує 50 iмп/сек (50 Гц), або навпаки,
надходять 100 iмп/сек, а виходять 40 iмп/сек.

5. Післядія: один з варіантів цієї властивості – тривале циркулювання
імпульсів по «нейронній пастці». Італійський фізіолог Лоренто де НО
виявив це явище: імпульс, що надійшов, може хвилинами або годинами
пробігати невеличкий відрізок нейронного ланцюга. Завдяки цьому, як
думають деякі автори, відбувається переведення сліду (енграми) з
короткочасної пам’яті в довготривалу.

6. Втома нервових центрів: це одна з важливих властивостей ЦНС. Вона
обумовлена особливостями синаптичної передачі в ЦНС: при тривалому
збудженнi того самого нейрона в синапсi може знизитися вміст
медіатора, що призведе до зниження працездатності нейрона.

ПРИНЦИПИ КООРДИНАЦІЙНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ ЦНС

Координація – це об’єднання дій у єдине ціле, об’єднання різних нейронів
у єдиний функціональний ансамбль, що вирішує конкретну задачу.
Координація сприяє реалізації всіх функцій ЦНС. Виділяють такі принципи
координації .

1. Явище конвергенції (концентрації) або принцип загального кінцевого
шляху. Багато нейронів здійснюють свій вплив на один і той самий нейрон,
тобто має місце сходження потоків імпульсів до одного нейрона. Ч.
Шеррінгтон назвав це «принцип загального кінцевого шляху». Наприклад,
скорочення м’яза (за рахунок збудження альфа-мотонейрона) можна
викликати шляхом розтягу цього м’яза (рефлекс м’язевих веретен) або
шляхом подразнення шкірних рецепторів (згинальний рефлекс) і т.п.

2. Явище дивергенції (іррадіації). Кожний нейрон за рахунок вставних
нейронів і чисельних розгалужень (дивергенції) дає потік імпульсів до
багатьох нейронів. Якби цей механізм не обмежувався гальмуванням, то
завдяки дивергенції була б відсутня можливість координації роботи ЦНС.
Але гальмiвнi процеси обмежують дивергенцію і роблять процеси керування
точними. Коли гальмування знiмається, то має місце повна дискоординація
в діяльності ЦНС (наприклад, при правці).

3. Принцип реципрокної iнервацiї (див. Гальмування; реципрокне
гальмування).

4. Принцип зворотнього зв’язку і копій еферентацiй. Це один із
найважливіших принципів координації: неможливо точно координувати,
управляти, якщо відсутній зворотнiй зв’язок, тобто дані про результати
керування. Здійснюється цей зв’язок за рахунок потоку імпульсів з
рецепторів. Цей принцип широко обговорюється у фізіології ЦНС, про нього
вже говорив І.М. Сєченов, багато уваги йому приділив П.К. Анохін. Копiя
еферентацii. Для керування важливо мати iнформацiю про те, якi команди
посилаються на периферію. Відомо, що в системах, що управляють
скелетними м’язами, кожний відділ, посилаючи сигнал керування до
працюючого м’яза, одночасно сповіщає про це відділу, що знаходиться
вище. Це варіант зворотнього зв’язку.

5. Принцип домінанти. Був відкритий А. А. Ухтомським. Вивчаючи відповіді
скелетного м’яза кішки на електричні подразнення кори великих півкуль,
він виявив, що при акті дефекацii відповіді м’яза припиняються.
Проаналізувавши цей факт, А.А. Ухтомский прийшов до думки про наявність
у ЦНС явища домінанти. Мова йде про те, що серед рефлекторних актів, що
можуть бути виконані в даний момент часу, є рефлекси, реалізація яких
представляє найбільший «інтерес» для організму, тобто вони в даний
момент часу найважливіші. Тому ці рефлекси реалізуються, а інші – менш
важливі – гальмуються. А.А. Ухтомский назвав центри, що беруть участь у
реалізації домінантних рефлексів, – «домінантним осередком збудження».
Цей «осередок» володіє важливими властивостями:

він стійкий (його складно загальмувати), інтенсивність його збудження
посилюється слабкими подразниками; цей осередок гальмує інші потенційні
домінантні осередки. Чому ж саме даний осередок порушення є домінантним?
Це визначається станом організму, наприклад, гормональним фоном. В
голодної тварини домінантними рефлексами є харчові. Розвитком уявлення
про домінанту є роботи П.К. Анохіна про функціональну систему, у якiй є
блок, що приймає рішення. Саме на основі мотивацій і пам’яті (слідів)
відбувається прийняття рішення («Що робити в даний момент часу») з
врахуванням, звичайно, результатів аферентного синтезу. В даний час йде
інтенсивне вивчення конкретних процесів, що лежать в основі становлення
і формування домінантних осередків в ЦНС.

Домінанта як один з основних принципів координаційної діяльності ЦНС має
важливе значення в житті людини. Наприклад, саме завдяки домінанті
можливо зосередження психічної (увага) і виконання розумової або
фізичної діяльності (в даному випадку – це трудова домінанта). В період
пошуку їжi і поїдання виникає харчова домінанта. Існують статева,
захисна й інші види домінант.

6. Пластичність нервових центрів. Для лікаря особливо важливо знання
цієї властивості (принципу): при ушкодженні окремих центрів мозку їх
функція може перейти до інших структур мозку (звичайно, якщо ушкодження
центру не пов’язано з настанням смертi, що, наприклад, буває при
порушенні дихального центру). Заміщення втраченої функції – найважливіше
надбання ЦНС (відомо, що нейрони ЦНС, як правило, не відновлюються) –
воно дозволяє відновлювати втрачені властивості. Показано, що процес
відшкодування втрачених функцій здійснюється при обов’язковій участі
кори великих півкуль: в тварин, котрим після відновлення порушених
функцій видаляли кору, знову спостерігалась втрата цієї функції.

7. Принцип субординації або супідрядності. В ЦНС мають місце ієрархічні
взаємовідносини – начальник (кора) і підпорядковані (зверху вниз –
базальні ганглії, середній мозок, довгастий, спинний) і супідрядність –
відділ, що лежить нижче, підпорядковується вказівкам відділу, що
знаходиться вище.

Лекція на тему:

“ РОЛЬ ЦНС В РЕГУЛЯЦІЇ СОМАТИЧНИХ ФУНКЦІЙ ”

План лекції

Рухові системи, загальний план їх організації.

Роль спинного мозку в регуляції рухової активності. Спінальний шок.

Стовбур мозку та його роль в регуляції рухової активності.

Фізіологія мозочка, його вплив на моторні функції.

Роль базальних ядер та кори великих півкуль у формуванні тонусу та
локомоції.

Скелетнi м’язи, що є основою опорно-рухового апарату, дозволяють йому
виконувати різні рухi – довільні, наприклад: друкування на машинці,
малювання, і мимовільні, наприклад, дихальні рухi. Одночасно м’язи
забезпечують рівновагу тіла під час ходьби, під час виконання пози
«стоячи» або «сидячи», сприяють правильному виконанню довільних і
мимовільних рухiв. Така діяльність скелетних м’язів називається позною
(статичною).

В регуляції фазної (динамічної) і позної активності м’язів беруть
участь різні структури мозку – кора, підкіркові утворення – базальнi
ганглii, мозочок, стовбур мозку, спинний мозок. Кожна структура мозку
виконує визначену функцію. Зокрема, якщо розглядати довільний
(динамічний) рух м’яза, а точніше – здійснення цілеспрямованої дії, то
можна виділити такі функції, необхідні для одержання цілеспрямованого
руху: спонукання до дії (мотивація), задум дії, реалізація задуму,
регуляція пози при виконанні даної дії. Для того, щоб виконати ці
функції, необхідно, щоб у мозку виник план (мета дії), програма дії
(тому що кожний рух можна виконати по-різному, використовуючи багаті
можливості опорно-рухового апарата) і, нарешті, конкретна реалізація
програми. Розподіл обов’язків між структурами мозку виглядає приблизно
так: план формується в мотиваційних зонах кори і у підкіркових
структурах мозку, у тому числі і у лiмбiчнiй області. Програма дії
відбирається з масиву наявних або створюється нова – за участю
асоціативної і рухової кори, базальних ганглiїв, мозочка і таламуса –
цього загального колектора всіх потоків інформації. Конкретна ж
реалізація програми здійснюється м’язами під безпосереднім контролем із
боку спинного мозку і стовбурних структур.

РУХОВІ СИСТЕМИ. ЗАГАЛЬНИЙ ПЛАН ОРГАНІЗАЦІЇ

Кожний нейронний механізм, що бере участь в регуляції фазної і
позно-м’язевої активності, за пропозицією ряду фізіологів, називається
руховою системою. Тому коли говорять: «рухова система спинного мозку»,
то розуміють всі механізми спинного мозку, що беруть участь в процесах
регуляції м’язевої активності. Аналогічно, можна говорити про рухові
системи стовбура мозку, підкіркових структур, мозочка, кори великих
півкуль.

В спинному мозку розташована основна структура – альфа-мотонейрон,
аксони якого є єдиним каналом, що з’єднує нервову систему з скелетним
м`язом. Тільки порушення альфа-мотонейрона приводить до активації
відповідних м’язевих волокон. В спинному мозку існує два механізми, що
активують альфа-мотонейрони. 1-й механізм – це прямий нисхідний вплив на
альфа-мотонейрон, наприклад, такі впливи можуть здійснювати деякі аксони
гігантських пірамідних клітин Беца, розташованих у руховій корі. Проте в
мозку частіше активація альфа-мотонейрона здійснюється опосредованно,
через додаткові нейрони – вставні, кількість яких в спинному мозку
велика. Можна, також збудити альфа-мотонейрони за рахунок 2-го механізму
активації за допомогою гама-мотонейронів. Гама-мотонейрони активують
iнтрафузальнi м’язевi волокна, в результаті чого активуються нервові
закінчення типу 1а і потік імпульсів йде на альфа-мотонейрони або на
вставні мотонейрони, а від них до альфа-мотонейронів – це називається
гама-петля. Таким чином, гама-мотонейрони виступають в ролі вставних
нейронів, але з особливим варіантом збудження: за участю периферичного
посередника у вигляді м’язевих веретен. В спинному мозку є також
нейрони, що виконують роль пейсмекера. Вони можуть, автоматично
збуджуючись, активувати безпосередньо альфа-мотонейрони без сигналів від
супраспинальних рухових систем. Проте в дорослої людини і навіть у
дитини цей механізм активації альфа-мотонейронiв, мабуть, цілком
блокований.

«Другий поверх» керування – це стовбурові структури: вестибулярні ядра,
від яких йде вестибулоспинальний шлях, червоне ядро (руброспинальний
шлях), ретикулярная формація (ретикулоспинальний шлях), чотирьохгорбкове
тіло (тектум, тектоспинальний шлях). Завдяки цим структурам регулюється
м’язевий тонус, поза, як в умовах спокою, так і при виконанні
цілеспрямованих рухiв. Цей «поверх» працює в тісній взаємодії з мозочком
і корою мозку (екстрапiрамiднi шляхи, що починаються від клітин Беца
рухової кори мозку, обов’язково пов’язані з відповідними структурами
стовбура мозку).

«Третій поверх» – це кора. Задум, що зароджується в асоціативних зонах
кори « «надходить» в рухову кору, звідкіля він направляється по
пірамідних шляхах до альфа-мотонейронiв спинного мозку (частина волокон
через вставні нейрони спинного мозку) Одночасно для корекції рухiв і для
того, щоб дана фазна активність проходила в зручному положеннi, сигнал
йде від клітин Беца до структур стовбура мозку і тим самим регулюється
поза (екстрапiрамiдная система). Для того, щоб рухи були організовані
правильно,”задум”, що виходить з асоціативної зони кори попередньо
потрапляє до базальних ганглiiв, де відбувається корекція і вибір
програми дії, і повертається до рухової кори, звідкіля він йде по
пірамідному шляху. Паралельно, з асоціативної кори сигнал потрапляє в
мозочок, а з нього через таламус повертається в рухову кору (мозочок
також вносить свій внесок у впорядкування програми, в корекцію руху).
Каблучки (асоціативна кора – базальні ганглії – таламус – рухова кора,
асоціативна кора – мозочок – таламус – рухова кора) – теж є компонентом
екстрапiрамiдноi системи.

Всі рухові системи працюють за рахунок обов’язкового використання
сенсорної інформації. Особлива роль належить тут інформації, що йде від
рецепторів м’язів (м’язеві веретена, сухожильні рецептори Гольджі,
рецептори суглобів), від шкіри (тактильні і больові рецептори), а також
від вестибулярного аналізатора, завдяки котрому будь-який
цілеспрямований рух виконується в зручній для організму позі всупереч
впливу сил земного тяжіння.

РОЛЬ СПИННОГО МОЗКУ В РЕГУЛЯЦІЇ РУХОВОЇ АКТИВНОСТІ

За участю спинного мозку здійснюються примітивні процеси регуляції
діяльності скелетних м’язів, що дозволяють виконати фазні рухи типу
сгинання або разгинання у відповідних суглобах, а також регуляція тонусу
м’язів. Регуляція тонусу м’язів здійснюється за участю двох видів
рефлексів спинного мозку: мiотатичних і позно-тонiчних. Фазна активність
представлена сгинальними рефлексами і механізмами, якi iніцiюють
локомоторнi рухи.

Мiотатичнi рефлекси – це рефлекси, що часто називають сухожильними, тому
що в клініці для їх виявлення звичайно проводиться удар неврологічним
молоточком по сухожилку відповідного м’яза. Ці рефлекси відіграють
важливу роль у підтримці тонусу м’яза, рівноваги, вони спрямовані проти
дії сил гравітації. Наприклад, коли людина займає вертикальне положення,
то за рахунок гравітації вона може впасти (сгинання в колінних,
гомілковостопних, куьшовому суглобах), але за участю мiотатичних
рефлексів це не відбувається, тому що при розтягу активуються м’язеві
веретена, що розташовані паралельно до екстрафузальних волокон
скелетного м’язу. Iмпульсацiя від цих рецепторів йде через аферентний
нейрон і потрапляє на альфа-мотонейрони даного м’язу. В результаті
відбувається вкорочення екстрафузальних волокон. Тим самим довжина м’яза
повертається до вихiдної. З позицій кібернетики цей рефлекс подає
приклад регулювання за принципом неузгодженості: якщо довжина м’яза
перевищує задану довжину, то активується керуючий пристрій, що викликає
зміну об’єкта керування – вкорочення м’яза, в результаті чого довжина
м’яза стає така, як повинна бути. Відзначимо, що iмпульсацiя від
рецепторів одночасно через гальмiвнi вставні нейрони потрапляє на
альфа-мотонейрони антагоніста цього м’яза, тому при вкороченні агоніста
м’яз-антагоніст не перешкоджає цьому процесу.

Сигнал від супраспинальних механізмів, що приходить до
альфа-мотонейронів, одночасно йде і на гама-мотонейрони і тим самим
збуджує iнтрафузальні м’язеві волокна: в цьому випадку навіть у
вкороченому м’язі веретена будуть спроможні стежити за довжиною м’яза.
Таке одночасне збудження альфа- і гамма-мотонейронів одержало назву
альфа-гамма-коактивацii.

Про існування механізму гама-петлі вже вказувалося вище: ряд впливів з
боку супраспинальних механізмів може йти не на вставні мотонейрони і не
на альфа-мотонейрони, а тільки на гамма-мотонейрони: їх збудження
призводить до натягу ядерної сумка м’язевого веретена і в результаті
цього навіть в стані спокою у м’язi виникає потік імпульсів, що йде в
спинний мозок, і, як і при мiотатичному рефлексі, – виникає активація
альфа-мотонейронiв і скорочення даного м’яза.

Коли неврологічним молоточком завдається швидкий удар по сухожилку, то
створюються умови для швидкого розтягу м’яза – виникає залп імпульсів,
що призводить до активації багатьох альфа-мотонейронiв даного м’яза. Він
скорочується, що веде до разгинання або сгинання у відповідному суглобі.
В неврологічній практицi сухожильні рефлекси використовуються для оцінки
стану вiдповiдних сегментів спинного мозку. Наприклад, колінний рефлекс
відображує стан 2-4 крижових сегментів.

Згинальний рефлекс виникає під впливом потоку імпульсів, що йдуть від
шкірних рецепторів – тактильних, температурних, больових. Ці потоки
називаються аферентами згинального рефлексу. Всі імпульси збуджують
альфа-мотонейрони згинача iпсилатеральної кiнцiвки і одночасно гальмують
альфа-мотонейрони разгиначiв даної кiнцiвки – відбувається згинання у
відповідному суглобі, а в результаті – «відхід» від пощкоджуючого
фактора. Цей рефлекс набагато складніший від мiотатичного, тому що
одночасно в силу дивергенції імпульсація від аферентних нейронів
поширюється на альфа-мотонейрони контрлатеральноi кiнцiвкi: активуються
альфа-мотонейрони разгиначі і гальмуються альфа-мотонейрони згиначів. В
результаті, контрлатеральна кiнцiвка випрямляється, і вага тіла може
бути перенесена на цю кiнцiвку (якщо вона використовується для
реалізації пози «стоячи»). Таким чином, цей рефлекс демонструє
координацію фазного руху з процесом зберігання пози (тонічні рефлекси).

Якщо новонародженого поставити на тверду поверхню столу, підтримуючи
його, то можна відзначити появу в нього серії крокових рухiв. Цей
рефлекс називається рефлексом крокових рухiв. Він зберігається приблизно
до двох місяців життя. В цьому рефлексі, проте, немає класичної
рефлекторної дуги і класичного шляху її активації (рецептор -аферентний
нейрон – еферентний нейрон). Рахується, що це один із варіантів
функціонування нейронних утворів, в яких заздалегідь закладена
«програма» дій. Ця програма дуже примітивна, але вона існує і в ряда
тварин, мабуть, відіграє певну роль (пригадаємо: півень, що біжить з
відрізаною головою, а точніше – без голови). Тому цей «рефлекс»
розглядають як прояв комплексу фіксованих дій. В людини він уже до двох
місяців постнатального періоду життя пригнічується супраспинальними
механізмами і лише при глибокій патології ЦНС може проявитися знову.
Мабуть, для людини – це рудимент, тому він «іде» з арсеналу засобів,
використовуваних в ЦНС. Але інші комплекси фіксованих дій, наприклад, що
лежать в основі функцій дихального центру, існують.

Позно-тонiчнi рефлекси спинного мозку спрямовані на підтримку пози, з їх
допомогою регулюється тонус м’язів. Ці рефлекси виникають з
пропрiорецепторів м’язів шиї, рецепторів фасцій шиї тварини.
Переключення з цих рецепторів здійснюється на рівні шийного відділу
спинного мозку і призводить до зміни тонусу м’язів при зміні положення
голови і шиї. Позно-тонiчнi рефлекси спинного мозку, мабуть, чітко
виражені далеко не в усіх ссавцiв, тому що в міру ускладнення
організації мозку цей вид діяльності переходить до структур стовбура
мозку. В жаби при зберіганні нейронів шийного відділу мозку можливо
прояв позно-тонiчних рефлексів.

СПІНАЛЬНИЙ ШОК. ПАТОЛОГІЧНІ РЕФЛЕКСИ

Спінальний шок розвивається в результаті виключення впливів структур
головного мозку на мотонейрони спинного мозку. Відбувається це при
травмі спинного мозку. По невідомих дотепер причинах на певний час
діяльність нейронів спинного мозку припиняється. Чим складніша
організація ЦНС, тим довший період, впродовж якого відбувається
відновлення функцій спинного мозку. В жаби цей процес займає хвилини, у
людини – тижні і місяці. При порушенні супраспінальних впливів в людини
може з’явитися група рефлексів, що є в нормі лише в перші дні і місяці
постнатального розвитку. Розгальмовування цих примітивних рефлексів є
клінічною ознакою порушень роботи мозку. Тому існують прийоми, що
дозволяють виявити ці, так звані, патологічні рефлекси. Розрізняють
разгинальнi і згинальнi патологічні рефлекси: мова йде про разгинання
великого пальця стопи (разгинальнi рефлекси) і про підошовне згинання
великого пальця стопи (згинальнi рефлекси). Наприклад, разгинальний
рефлекс Бабінського: при подразненні підошви стопи штриховим рухом від
пятки до пальців відбувається разгинання великого пальця . В нормі цей
рефлекс має місце в дітей (приблизно до 2 років), потім він гальмується
і виявляється лише при порушенні супраспінальних впливів. Рефлекс
Оппенгейма -при натисканні на поверхню гомілки в ділянці
великогомілкової кістки – від коліна до гомілковоступневого суглоба –
відбувається разгинання великого пальця стопи. Рефлекс Гордона – тильне
розгинання великого пальця відбувається при здавлюванні литкового м’яза,
рефлекс Шефера – те ж саме відбувається при здавлюванні ахілового
сухожилка. Згинальнi рефлекси: рефлекс Россолімо – згинання пальців
стопи і в тому числі великого при швидкому дотичному ударі по подушечках
пальців стопи, аналогічно – підошовне згинання великого пальця при ударі
молоточком по тилу стопи (рефлекс Бехтерєва-Мендея), при ударі по
підошовній поверхні під пальцями стопи (рефлекс Жуковського), при ударі
по п’яті (рефлекс Бехтерєва).

Є і патологічні рефлекси, що викликаються при нанесенні подразника на
верхню кiнцiвку, наприклад, згинальний рефлекс Россолімо – згинання
пальців китиці у відповідь на швидкий дотик до пальців, або рефлекс
Жуковського – згинання пальців китиці при ударі молоточком по долонній
поверхні китиці, рефлекс Бехтерєва – те ж згинання при ударі по тилу
китиці.

До патологічних рефлексів належить хватальний рефлекс (Янушкевича) – він
виникає при торканні пальців руки або стопи яким-небудь предметом і
виявляється в захопленні цього предмета, що відбувається мимоволі. У
дітей цей рефлекс виявляється у віці до 2-4 місяців. Іноді при цьому
вдається підняти дитину над опорою: у цьому випадку хватальний рефлекс
називають рефлексом Робінсона.

Отже, патологічні рефлекси – це по суті справжні рефлекси, які в процесі
онтогенезу як рудиментарні загальмовані за допомогою спеціальних
механізмів, що порушуються при захворюваннях мозку.

СТОВБУР МОЗКУ І ЙОГО РОЛЬ У РЕГУЛЯЦІЇ РУХОВИХ ФУНКЦІЙ

Стовбур мозку – це довгастий мозок, міст (Варолієвий міст) і середній
мозок. Довгастий мозок і міст разом називають заднім мозком.

Стовбур мозку містить важливі структури, що приймають участь в регуляції
м’язевої активності: рухові ядра черепно-мозкових нервів, вестибулярні
ядра, червоне ядро, ретикулярну формацію, чотиригорбикове тіло, а також
чорну субстанцію, про яку буде сказано в розділі «Базальнi ганглii».

Як відомо, частина черепно-мозкових нервів має рухові ядра – скупчення
альфа-мотонейронiв, що беруть участь в регуляції скоротливої активності
поперечно-посмугованих м’язів. Так, 111 пара (окоруховий нерв) інервує 4
м’язи очного яблука – внутрішнi нижнiй і верхнiй прямi, нижнiй косий
м’яз і м’яз, що піднімає верхню повіку; IV пара- блоковий нерв – iнервує
верхній косий м’яз ока; V пара – трiйчастий нерв •- iнервує жувальну
мускулатуру; VI пара – відвідний нерв – iнервує зовнішній прямий м’яз
ока; VII пара – лицевий нерв – iнервує всю мімічну мускулатуру; IX пара
– язикоглотковий – iнервує глотку; Х пара – блукаючий нерв – iнервує
мускулатуру глотки, м’яке піднебіння, м’язи гортані, надгортанника і
верхню частину стравоходу; XI пара – додатковий нер – iнервує голосові
зв’язки, грудиноключичний трапецієвидний м’язи; а XII пара –
під’язиковий нерв – iнервує м’язи язика і м’язи, що рухають язик вперед,
вгору і вниз. Альфа-мотонейрони цих ядерних скупчень одержують
коллатералі від пірамідного шляху. При порушенні передачі збудження від
кори до відповідних м’язів розвивається параліч або парез. Знання
анатомічних і функціональних особливостей ядер черепно-мозкових нервів
дозволяє невропатологу встановити топічний діагноз ушкоджень, що
виникають в структурах мозку.

Стовбур мозку приймає участь в регуляції пози тіла за допомогою
статичних і стато-кінетичних рефлексів. Ці рефлекси являють собою
механізми перерозподілу м’язевого тонусу, в результаті чого зберігається
зручна для тварини (і людини) поза або відбувається повернення в цю позу
з «незручної» (відповідно – позно-тонічнi і випрямні рефлекси), а також
зберігається рівновага при русі з прискоренням (стато-кінетичні
рефлекси). В їх реалізації беруть участь нейрони вестибулярних ядер,
червоного ядра і ретикулярной формації.

Вестибулярні ядра збуджуються під впливом адекватних подразників, що
діють на вестибулярний апарат. Одне з головних ядер – це ядро Дейтерса.
Від нього починається вестибулоспінальний шлях, що здійснює вплив на
альфа-мотонейрони спинного мозку. Нейрони вестибулярних ядер збуджують
альфа-мотонейрони разгиначiв і одночасно по принципу реципрокної
iнервацii гальмують альфа-мотонейрони згиначів. Завдяки цьому при
подразненні вестибулярного апарату змінюється тонус верхніх і нижніх
кiнцiвок таким чином, що зберігається рівновага. Вестибулярне ядро
Дейтерса знаходиться під контролем мозочка. Від вестибулярного апарату
до мозочка йде прямий вестибулоцеребеллярний шлях, тобто мозочок одержує
інформацію від вестибулярного апарату. Разом з інформацією, що йде від
пропріорецепторiв і від рецепторів шкіри, вона переробляється в корі
мозочка (в основному – в архiцеребеллум) і надходить до ядра шатра
мозочка, відкіля знову йде на вестибулярні ядра, в тому числі Дейтерса.
В такий спосіб контролюється діяльність вестибулярних ядер. Не
випадково, що патологія мозочка проявляється приблизно тими ж
симптомами, що і патологія вестибулярного апарату і вестибулярних ядер.

Одночасно від вестибулярних ядер довгастого мозку йде шлях до так
званого медіального повздовжнього пучка. Цей пучок починається від ядра
Даркшевича і проміжного ядра, якi знаходяться в середньому мозку; пучок
йде в бік спинного мозку і виконує важливу функцію – з’єднує між собою в
єдиний функціональний ансамбль всі ядра, що беруть участь в регуляції
активності м’язів очного яблука (III, IV, VI пари). Завдяки цьому рухи
обох очних яблук відбуваються одночасно. Сигнали, що йдуть від
вестибулярних ядер, потрапляють на повздовжній медіальний пучок, завдяки
чому при активації вестибулярного апарату виникає явище ністагму очних
яблук: такі рухи сприяють фіксації погляду на об’єкті зору (на сітківку
зображення падає приблизно на те саме місце, незважаючи на те, що людина
здійснює рухи головою при переміщеннях).

Таким чином, при подразненні вестибулярного апарату відбувається
перерозподіл м’язевого тонусу і зміна активності м’язів очного яблука, в
результаті чого людина (тварина) спроможна зберігати рівновагу і погляд,
незважаючи на переміщення в просторі або всупереч відхиленню голови від
звичайного положення.

При патології вестибулярного аппарату або вестибулярних ядер і
вестибулоспінального тракту виникають такі симптоми як запаморочення (це
суб’єктивне відчуття обертання предметів навколишнього світу, що виникає
внаслідок «зрадливої» інформації, що надходить в асоціативні ділянки
кори), порушення рівноваги (атаксия статична, атаксия стато-кінетична) і
виникаючий спонтанно ністагм очних яблук: горизонтальний, вертикальний
або ротаційний.

Червоне ядро. Воно розташовано в ділянці середнього мозку. Нейрони цього
ядра одержують інформацію від кори головного мозку (як компонент
естрапiрамiдноi системи), мозочка (палеоцеребеллума, а точніше – від
пробковидного і шаровидного ядер мозочка) і, таким чином, червоне ядро
одержує всю інформацію про положення тіла в просторі, про стан м’язевої
системи, шкіри. Нейрони червоного ядра через руброспінальний тракт
впливають на альфа-мотонейрони спинного мозку, причому, на відміну від
нейронів вестибулярного ядра, вони переважно викликають активацію
альфа-мотонейронiв згиначів і гальмують активність альфа-мотонейронiв
разгиначiв. Завдяки цьому червоне ядро разом із вестибулярними ядрами
бере участь у регуляції пози.

Було вже давно замічено, що при відділенні червоного ядра від
нижчерозташованих структур, підвищується тонус екстензорiв. В кiшки,
наприклад, це виявляється в різкому випрямленні передніх і задніх
кiнцiвок, вигинанні спини і хвоста, це явище одержало назву
децеребрацiйна ригідність. Незвичність пози, що виникає в цих умовах,
давно привертала увагу дослідників, і, може, тому тепер відомо багато
цікавого про роботу мозку. Саме аналіз цього явища дозволив встановити,
що нейрони червоного ядра викликають, в основному, збудження
м’язів-згиначів. Тому при його порушенні переважає вплив вестибулярного
ядра (екстензорне) і виникає децеребрацiйна ригідність. Якщо разом із
перерiзкою шляхів, що йдуть від червоного ядра, порушити вестибулярне
ядро або вестибулоспінальний тракт, то ригідність зникає. Отже,
децеребрацiйна ригiднiсть – це феномен, що дозволив в деталях
розібратися в складній організації рухових механізмів стовбура мозку.

Ретикулярная формація стовбура мозку – це структура, що йде в
ростральному (до кори) напрямку від спинного мозку до таламусу. Крім
участі в опрацюванні сенсорної інформації (неспецифiчний канал)
ретикулярная формація виконує і функції рухової системи. Виявлено, що є
два скупчення нейронів ретикулярной формації, причетних до цього: це
нейрони довгастого мозку і нейрони моста. Нейрони ретикулярної формації
довгастого мозку поводяться точно так само, як нейрони червоного ядра:
вони активують альфа-мотонейрони згиначів і гальмують альфа-мотонейрони
разгиначiв. Нейрони ретикулярної формації моста, навпаки, діють, як
нейрони вестибулярних ядер. Таким чином, можна умовно всі рухові системи
стовбура мозку раздiлити на 2 класа (по їх впливу на м’язи): флексорнi
системи, що підвищують активність згиначів – це нейрони червоного ядра і
ретикулярної формації довгастого мозку і 2) екстензорнi системи –
нейрони вестибулярних ядер і нейрони ретикулярної формації моста.

Ретикулярная формація, подібно вестибулярним ядрам і нейронам червоного
ядра, одержує інформацію від кори мозку (екстрапiрамiдний шлях) і тісно
пов’язана з мозочком:

частина інформації від мозочка йде до нейронів довгастого мозку (від
ядер пробковидного і шаровидного мозочка), а від ядра шатра – до
нейронів, якi локалізованi в мості. Тому ретикулярная формація також
бере участь в регуляції пози. Мабуть, внаслідок того, що ретикулярная
формація:- це колектор неспецифiчного сенсорного потоку, вона, можливо,
на основі цієї інформації бере участь в регуляції м’язевої активності.
Поки, проте, незрозуміла необхідність дублювання в нейронах ретикулярної
формації нейронів вестибулярних ядер і червоного ядра.

Отже, стовбур мозку забезпечує підтримку рівноваги в умовах спокою і
прискорення. Це виявляється в наявності статичних і стато-кінетичних
рефлексів. Вперше їх докладно досліджував голандський фізіолог Р.
Магнус, тому статичні рефлекси називають «рефлекси Магнуса».

Статичні рефлекси умовно поділяють на позно-тонiчнi і випрямні. Обидва
види рефлексів виникають в результаті подразнення рецепторів
вестибулярного апарата, пропріорецепторiв м’язів і рецепторів фасції
шиї, а також (випрямні) – при активації рецепторів шкіри. Основна
структура, що бере участь в реалізації цих рефлексів – вестибулярне
ядро. Червоне ядро і ретикулярна формація також причетні до цих
рефлексів. Позно-тонiчнi рефлекси, що виникають з шийних м’язів, іноді
називають шийно-тонічними, а виникаючі з вестибулярного апарата –
вестибуло-тонiчними. Але, з огляду на те, що в нормі одночасно
збуджуються рецептори м’язів шиї і вестибулярний апарат, доцільно
говорити про позно-тонiчнi рефлекси. У тварини і людини ці рефлекси
добре виявляються в ранньому віці. Наприклад, у грудних дітей
спостерігається лабіринтний тонічний рефлекс: у дитини, що лежить на
спині, підвищений тонус разгиначів шиї, спини, ніг. Якщо ж перевернути
iї на живіт, то збільшується тонус згиначів шиї, спини, кiнцiвок. В них
же має місце симетричний шийний тонічний рефлекс: при пасивному згинанні
голови дитини, що лежить на спині, відбувається підвищення тонусу
згиначів рук і підвищення тонусу разгиначів ніг. При розгинаннi голови
спостерігаються протилежні процеси. Асиметричний шийний тонічний
рефлекс: голову дитини, що лежить на спині, повертають в бік так, щоб
підборіддя доторкалось плеча, при цьому в дитини знижується тонус
згиначів кiнцiвок (до яких обернене леце) і навіть зростає тонус
разгиначiв, а на протилежнiй сторонi на руці і нозі зростає тонус
згиначів. Всі ці рефлекси в дітей гальмуються приблизно до 2-3 місяців.

У тварин позно-тонiчнi рефлекси легко спостерігати при порушенні
зв’язків стовбура мозку з переднім мозком. Наприклад, кішка намагається
впіймати ковбаску – голова її піднята. У цьому випадку тонус
м`язiв-разгиначiв передніх кiнцiвок збільшений, а на задніх кiнцiвках
підвищений тонус м’язів-згиначів. Кіт «п’є» молоко – усе навпаки.
Поворот голови кота вправо викликає разгинання правих кiнцiвок, а
поворот голови вліво- разгинання лівих кiнцuвок. Це збігається з
асиметричним шийним тонічним рефлексом новонародженої дитини.

При наявності виражених супраспінальних і супрастовбурових впливів в
«чистому» вигляді ці рефлекси в дорослого виявити важко. Але при
виконанні швидких і різких рухів можна виявити всі ці рефлекси.

Отже, позно-тонiчнi рефлекси спрямовані на підтримку рівноваги тіла в
умовах, коли зміщується голова і шия.

Випрямні рефлекси виявляються в тому, що тварина з «незвичного»,
невластивого для неi положення переходить у природне положення. Таким
рефлексом є феномен приземлення кота на 4 лапи, незалежно від того, як
його підкидають.

Стато-кiнетичнi рефлекси спрямовані на зберігання пози (рівноваги) і
орієнтації в просторі при зміні швидкості руху (наявності кутових і
вертикальних прискорень). Зокрема, таким рефлексом є згаданий вище
ністагм очних яблук і голови: це повільне обертання вбік, протилежний
обертанню, і швидке повернення вбік обертання. Сигнал йде від
вестибулярного апарата через вестибулярні ядра на медіальний подовжній
пучок у напрямку до ядер III, IV і VI пари і призводить до зміни
положення очних яблук. Цим зберігається орієнтація в просторі. Одночасно
через вестибулоспінальний тракт змінюється тонус м’язів кiнцiвок і
тулуба, в результаті чого зберігається рівновага.

До стато-кінетичних рефлексів відносять лiфтнi рефлекси: при підйомі
вгору підвищується тонус згиначів ніг, а при опусканні вниз зростає
тонус разгиначiв.

Серед рефлексів стовбура мозку необхідно відзначити сторожовий і
орієнтовний рефлекси. Вони здійснюються за участю нейронів тектума: у
відповідь на зоровий сигнал (світловий) або на звуковий відбувається
активація відповідних рецепторів, сигнал досягає первинних центрів
(зорові – передні або верхні горби чотиригорбклвого тіла, слухові –
задні або нижні горби), переключається на тектоспінальний тракт –
виникають орієнтовні рефлекси: поворот голови в ту сторону, відкіля
надходить сигнал, і одночасно відбувається перерозподіл тонусу м’яза, в
тому числі за рахунок зміни положення голови, завдяки якому зберігається
рівновага і виникають сприятливі умови для вчинення нападу на «ворога»
або втеча.

За участю ядер V, IX, Х XI, XII пар черепномозкових нервів здійснюються
довільні рузи типу жування (альфа-мотонейрони V пари) і ковтання
(послідовне збудження альфа-мотонейронів язикоглоткового, блукаючого,
додаткового і під’язикового нервів). При ушкодженні цих структур
порушуються акти жування і ковтання. За допомогою нейронів IX і Х пари
йде керування голосовими зв`язками, а за допомогою нейронів XII пари –
язиком. Тому при ушкодженні цих структур порушується фонація і
артикуляція (мова).

ФІЗІОЛОГІЯ МОЗОЧКА, ЙОГО ВПЛИВ НА МОТОРНІ ФУНКЦІЇ

У мозочка є кора. Вона має 3 шари – молекулярний, ганглiозний (шар
Пуркін’є]) і гранулярний (зернистий). Біла речовина мозочка містить ядро
шатра, пробковидне і шаровидне ядра, зубчасте ядро. Принцип роботи
мозочка полягає в тому: надходить велика інформація, в тому числі від
вестибулярного апарата, від м’язевих рецепторів, від шкірних рецепторів,
а також від кори великих півкуль. Ця інформація опрацьовується в корі
мозочка. Результати опрацювання подаються на ядра мозочка, що впливають
на діяльність червоного ядра, вестибулярного ядра, ретикулярної
формації. Крім того, інформація йде в кору великих півкуль, де
використовується для складання точних програм виконання складних рухів .

Кора мозочка представлена 6 типами клітин: 1) клітини-зерна (розташовані
в зернистому, самому нижньому шарі кори мозочка), вони є збудливими на
відміну від iнших 5 видів клітин, що виконують роль гальмiвних структур;
2) клітини Гольджі (гальмiвнi, розташовані в 3-му шарі); 3) клітини
Пуркін’є або грушеподібні клітини – найбільші клітини мозочка,
гальмiвнi, їх аксони – це єдиний вихід з кори мозочка на його ядра; 4)
корзинчатi клітини – у молекулярному шарі; 5) зірчасті клітини – у
молекулярному шарі; 6) клітини Лугаро – у молекулярному шарі.

В мозочок надходить 2 типа волокон – лiаноподiбнi і моховиднi.
Лiаноподiбнi волокна безпосередньо контактують з тілом або дендритами
клітин Пуркін’є, збуджують ці клітини і тим самим посилюють гальмiвний
вплив клітин Пуркін’є на ядра мозочка. За даними ряду авторів, цi
волокна несуть інформацію від рецепторів м’язів, суглобів, від
вестибулярних ядер (через нейрони нижньої оливи). По моховидних волокнах
інформація надходить теж від рецепторів м’язів, сухожилків,
вестибулярного апарату, але йде при цьому від відповідних рецепторів, не
поступаючи в нейрони оливи. Моховидні волокна передають свою інформацію
на клітини-зерна, що в свою чергу передають її на корзинчастi, зірчасті
й інші клітини, збуджуючи їх, що призводить до гальмування активності
клітин Пуркін’є (зняттю гальмiвного впливу кори мозочка на ядра
мозочка).

Таким чином, шлях, що йде на клітини Пуркін’є через лазячі волокна,
сприяє посиленню гальмiвного впливу клітин Пуркін’є на ядра мозочка, а
шлях, що йде через моховиднi волокна, навпаки, знімає цей гальмiвний
вплив. Очевидно, в цьому і полягає зміст поділу інформації від тих самих
рецепторiв на два потоки.

З погляду функцій, що виконує мозочок, багато дослідників поділяють
його на 3 частини. Принцип розподілу в різних авторів свій. Найбільш
поширеним є поділ мозочка на 3 частини: архiоцеребеллум (древній мозочок
або вестибулоцеребеллум), палеоцеребеллум (старий мозочок) і
неоцеребеллум (новий мозочок). Р. Шмідт і Г. Тевс (1996), наприклад,
притримуються іншого розподілу: вони пропонують розділити мозочок
повздовжніми лініями на три частини: внутрішню (хробак мозочка), середню
і латеральну; це приблизно відповідає по функції розподілу на архiо-,
палео- і неоцеребеллум. Вважають, що кора архiоцеребеллума (або
внутрішня частина, по Р. Шмідту і Г. Тевсу, 1996) пов’язана з ядром
шатра. Це ядро регулює активність вестибулярних ядер. Тому думають, що
архiоцеребеллум, або флокулонодулярная частина мозочка, є вестибулярним
регулятором: змінюючи активність нейронів вестибулярних ядер, мозочок
тим самим впливає на процеси рівноваги і усе, що пов’язано з діяльністю
вестибулярних ядер. Ядро шатра впливає і на нейрони ретикулярної
формації моста.

Функція палеоцеребсллума, або середньої частини кори (по Р. Шмідту і Г.
Тевсу, 1996), – це взаємна координація пози і цілеспрямованих рухів, а
також корекція виконання порівняно повільних рухів на основі механізма
зворотнього зв’язку. Ця функція реалізується за участю двох ядер мозочка
– пробковидного і шаровидного (проміжних ядер). Вони впливають на
діяльність червоного ядра і ретикулярної формації, розташованої в
довгастому мозку. Ця частина мозочка працює на основі інформації від
м`язевих рецепторів і рухової кори. Функція корекції повільних рухів має
важливе значення в процесі навчання, але вона не може використовуватися
при виконанні швидких і дуже складних рухів (має місце дефіцит часу).

Неоцеребеллум (або по Р. Шмідту і Г. Тевсу, 1996), латеральная частина
мозочка – грає важливу роль у програмуванні складних рухів, виконання
яких йде без використання механізму зворотнього зв’язоку. Інформація в
неоцеребеллум надходить від асоціативних зон кори (“задум»), що спочатку
надходить в нейрони моста (понтійний центр), відкіля по
понтоцеребеллярному шляху вона йде у неоцеребеллум. Від нейронів кори
мозочка інформація йде на зубчасте ядро, що у приматів досягає
величезних розмірів. Від цього ядра інформація йде через таламус до
рухової кори, відкіля вона надходить по пірамідному і екстрапірамідному
шляху (в тому числі до червоного ядра, вестибулярного ядра, щоб зберегти
рівновагу при виконанні швидких рухів) до альфа-мотонейронів спинного
мозку. В результаті виникає цілеспрямований рух, виконуване з великою
швидкістю, наприклад, гра на фортепiано.

Ядра мозочка знаходяться під впливом нейронів Пуркін’є. Коли активність
цих гальмiвних нейронів зростає, вплив ядер мозочка на стовбурові
структури (вестибулярне ядро, червоне ядро) зменшується. Коли активність
нейронів Пуркін’є знижується, знiмається їх гальмiвна дія на ядра
мозочка і тим самим мозочок більш активно впливає на функції стовбурових
структур.

РОЛЬ БАЗАЛЬНЫХ ЯДЕР У ФОРМУВАННІ ТОНУСУ І ЛОКОМОЦIЙ

Базальнi ганглii (ядра) – це структури переднього мозку: хвостате ядро,
шкарлупа чечевивидного тіла або просто шкарлупа, блідий шар,
субталамiчне ядро; функціонально до цих структур відносять чорну
субстанцію середнього мозку. Функція цих структур дотепер вивчена
недостатньо повно. Рахується, що базальнi ганглii, як і мозочок,
використовуються в якості системи, в якій уточнюється програма виконання
складних рухів. Думають, що інформація від асоціативних ділянок кори,
тобто місць, де зароджується задум руху, надходить одночасно до мозочка
і паралельно до базальних ганглiїв, а від них через таламус надходить в
рухову кору, де уточнена програма використовується для керування:
інформація йде через пірамідний і екстрапiрамiдний шлях до
альфа-мотонейронiв спинного мозку. При порушенні цього складного зв’язку
відбуваються зміни в руховій сфері людини.

Найбільш складне питання – це зв’язок між окремими структурами базальних
ганглiiв. Думають, що інформація від асоціативної кори потрапляє до
смугастого тіла (хвостате ядро + шкарлупа). Від смугастого тіла
інформація йде по двох каналах: 1) до чорної субстанції, від якої
інформація повертається до смугастого тіла (дофамiнергiчний шлях) і
одночасно від чорної субстанції направляється до таламусу; 2) інформація
від смугастого тіла надходить до блідого шару, від нього – до таламусу.
Вся інформація, яка прийшла до таламусу від блідої кулі і від чорної
субстанції, надалі надходить до рухової кори. Є думка про те, що від
чорної субстанції йдуть також низхідні шляхи до гамма-мотонейронiв
спинного мозку і (або) до клітин Реншоу, завдяки чому чорна субстанція
спроможна контролювати безпосередньо активність альфа-мотонейронiв
спинного мозку. Думають, що бліда протока теж має вихід до структур
стовбура мозку, зокрема —до ретикулярноi формації, а від неї – до
ретикулоспинального шляху. Але ці шляхи, мабуть, не головні. Отже, шлях
«асоціативна кора – смугасте тіло – бліда протока (і паралельно – чорна
субстанція) – таламус – рухова кора» відіграє важливу роль у діяльності
мозку.

Ця роль чітко видна при патології базальних ганглiїв: пораження
смугастого тіла (шкарлупи і хвостатого ядра) призводить до появи
гiпотонii і гiперкiнезiв (атетозу, хореї, дистонiї, явищам баллізму).
Думають, що ці явища виникають через то, що смугасте тіло перестає
здійснювати гальмiвний вплив на бліду протоку і чорну субстанцію, що і
призводить до мимовільних рухів. Ефективне лікування гiперкiнезiв
досягається в окремих випадках руйнацією блідої протоки або шляхів, що
йдуть від нього до таламусу або від таламуса до кори.

При порушенні функції блідої протоки і чорної субстанції спостерігається
гiпокiнезiя (акiнезiя), м’язова гіпертонія (ригідність), тремор спокою
(зникає при русі). У хворих маскоподiбне обличчя, їхні рухи сковані.
Акiнезiя це коли хворим важко почати рухатись і важко завершити початі
рухи. Симптомокомплекс відомий як хвороба Паркінсона. Розвиток його
зв’язують із тим, що порушується функція дофамiнергiчних нейронів чорної
субстанції. Тому деякий позитивний лікувальний ефект досягається при
введенні хворому попередника цього медіатора – L-Дофа, що проходить
гематоенцефалiчний бар’єр і перетворюється в мозку в дофамiн.

РОЛЬ КОРИ ВЕЛИКИХ ПІВКУЛЬ

Вище неодноразово уже вказувалося на роль асоціативних ділянок кори, в
яких зароджується задум майбутнього руху і потім цей задум реалізується
за участю базальних ганглiiв, мозочка, червоного ядра, вестибулярного
ядра, ретикулярної формації (за участю.екстрапiрамiдноi системи), а
також – і це саме істотне, за участю пірамідної системи – аксонов
гігантських клітин Беца, що безпосередньо йдуть до альфа-мотонейронiв
спинного мозку або до вставних нейронів, а через них – до
альфа-мотонейронiв. Екстрапiрамiдний і пірамідний шляхи – це єдиний
механізм, завдяки якому виконується складний цілеспрямований рух при
збереженні рівноваги і орієнтації в просторі.

Рухова кора займає ділянки прецентральної звивини (поле 4 по Бродману),
а також сусідні з ним ділянки – поле 6. Шестишарова структура рухової
кори, як і інших ділянок кори, перемежовується вертикальними колонками.
Вважають, що кожна колонка керує суглобом (від неї йдуть команди до
різних м’язів, що належать до даного суглоба). Мабуть, є стовпчики, що
викликають згинання даного суглоба, є стовпчики, що, навпаки, сприяють
фіксації цього суглоба.

Майбутні дослідження уточнять, яким чином кора керує рухами. Ушкодження
кори призводить до порушення праксиса, артикуляції, письма і інших
тонких рухів, що потребують участі вищих відділів мозку.

Лекція на тему:

“ ФІЗІОЛОГІЯ ВЕГЕТАТИВНОЇ НЕРВОВОЇ СИСТЕМИ ”

План лекції

Морфо-функціональні особливості ВНС.

Особливості передачі збудження в симпатичній системі.

Особливості передачі збудження в парасимпатичній системі.

Вищі вегетативні центри.

Вегетативна (ВНС) або автономна нервова система являє собою сукупність
нейронів головного і спинного мозку, що беруть участь у регуляції
діяльності внутрішніх органів.

Перші вiдомостi про структуру і функції автономної нервової системи
вiдносяться до часів Галена. Саме Гален дав назву «симпатичний»
нервовому стовбуру, розташованому уздовж хребетного стовпа, описав хід і
розподіл блукаючого нерва.

У 1801 році Франсуа Біша розділив життєві процеси в організмі на
тваринні і органічні, вважаючи, що тваринні процеси залежать від
спинного мозку, підпорядковані соматической системі, в той час як
органічні підпорядковуються симпатичній системі.

У 1907 році И. Рейл для позначення нервових структур, що регулюють
внутрішні відправлення, ввів поняття «вегетативна нервова система».

Роботами багатьох дослідників були отримані важливі факти, що
характеризують властивості і значення ВНС. Але основний етап у вивченні
ВНС пов’язаний з ім’ям англійського фізіолога Дж. Ленглi, що у 1889 р.
розробив і застосував на практицi так званий нікотиновий метод. У
високих концентраціях, як показав Ленглі, нікотин блокує передачу
збудження у ВНС. Ленглi ввів у літературу такі поняття як пре- і
постганглiонарнi волокна і вперше дав достатньо повний опис морфології
ВНС. Він розділив усю ВНС на два основних відділи – парасимпатичний і
симпатичний. Окремо ним була виділена так звана ентеринова система
(Мейсснерово й Ауербахово сплетення в кишечнику). Ленглi запропонував
називати ВНС автономною нервовою системою, що здатна, до відомих меж,
самостійно здійснювати процеси регуляцii дiятельностi внутрішніх
органів.

В наш час завдяки роботам багатьох фізіологів доведене існування
периферичних рефлекторних дуг (в ШКТ, серцевому м’язі і т.п.).

В даний час відповідно до чинної Міжнародної анатомічної номенклатури
термін «автономна нервова система» цілком заміняє усе iснуюче раніше, в
тому числі і термін «вегетативна нервова система», що традиційно широко
використовується в Росії.

Отже, вегетативна нервова система (ВНС) – це комплекс центральних і
периферичних, клітинних структур, що регулюють необхідний для адекватної
реакції всіх систем функціональний рівень внутрішнього життя організму.

ЦЕНТРАЛЬНІ СТРУКТУРИ ВЕГЕТАТИВНОЇ НЕРВОВОЇ СИСТЕМИ (ВНС)

Розрізняють кранiобульбарний відділ ВНС, що включає в себе ядра III,
VII, IX і Х пар черепно-мозкових нервів, сакральний (тазовий нерв) і
тораколюмбальний відділи (ядра бічних рогів спинного мозку).

З погляду ієрархії керування всі утворення ВНС умовно поділяють на
поверхи. 1-й поверх представлений iнтрамуральними сплетеннями
(метасимпатична нервова система). 2-й поверх поданий паравертебральними
і превертебральними ганглiями, у яких можуть замикатися вегетативні
рефлекси, незалежно від вище розташованих утворень. 3-й рівень –
центральні структури симпатичної і парасимпатичноi системи (скупчення
прегангліонарних нейронів у стовбурі мозку і спинному мозку). 4-й поверх
представлений вищими вегетативними центрами – гiпоталамусом,
ретикулярной формацією, мозочком, базальними ганглiями, корою великих
півкуль.

Яка ж функція ВНС? Основна функція – це регуляція діяльності внутрішніх
органів. При цьому симпатична система, як правило, викликає мобілізацію
діяльності життєво важливих органів, підвищує енергоформування в
організмі – за рахунок активації процесів глiкогенолiза, глюконеогенеза,
лiполiза здійснює ерготропний вплив.

Парасимпатична система здійснює трофотропну дію, вона сприяє відновленню
порушеного під час активності організму гомеостазу. Метасимпатична
нервова система регулює м’язеві структури в шлунково-кишковому тракті,
забезпечу ючи його моторику, і в серці, регулюючи його скорочувальну
активність.

Загальний план будови ВНС. Для симпатичної і парасимпатичноi нервової
системи характерна така будова: центральні нейрони, або вірніше їх
називати – преганглионарнi нейрони, розташовані в стовбурі мозку
(парасимпатичнi) або в спинному мозку (у торакальном відділі –
симпатичні, у сакральному – парасимпатичнi нейрони). Їх відростки –
прегангліонарнi волокна – йдуть до відповідних вегетативних ганглiiв
(симпатичні – до паравертебральних і превертебральних, парасимпатичнi –
до iнтрамуральних), де вони закінчуються синапсами на постгангліонарних
нейронах. Ці нейрони дають аксони, що йдуть безпосередньо до органу
(об’єкту керування). Ці аксони називаються постгангліонарними волокнами.

МЕТАСИМПАТИЧНА НЕРВОВА СИСТЕМА

Слід зазначити, що це поняття «молоде», у підручниках анатомії,
гiстологii, фiзiогii його не згадують. Ввів цей термін А. Д. Ноздрачев.
Він вважає, що метасимпатична нервова система (МНС) – це комплекс
мiкроганглiонарних утворів, розташованих у стінках внутрішніх органів,
що володіють моторною активністю. Мова йде про «наявність мiкроганглiiв
(iнтрамуральних ганглiiв) у шлунку, кишечнику, сечовому мiхуру, серцi,
бронхах. З погляду органної приналежності мiкроганглiiв А. Д. Ноздрачев
пропонує виділити відповідно кардiометасимпатичну, ентерометасимпатичну,
уретрометасимпатичну, везикулометасимпатичну нервову систему. В матцi,
в області її шийки, теж є метасимпатична система. Найбільше вивчена
метасимпатична система кишечника і серця.

Було давно відомо, що в ШКТ є нервові сплетення – пiдсерозне,
мiжм`язеве (Ауербахове) і подслизисте (Мейсснерово). У кожному з цих
сплетень є множина мiкроганглiiв, в яких виділяють 3 типа нейронів (по
Догелю). 1-й тип нейронів по Догелю являють собою еферентнi нейрони,
аксон яких безпосередньо контактує з м’язевою клітиною. Нейрони II типу
по Догелю являють собою аферентнi нейрони. Їх аксони можуть
переключатися на нейрони 1-го типу (рефлекторна дуга замикається на
рівні мiкроганглiя), або аксон може йти до паравертебральному або
превертебральному ганглiям, переключаючись тут на інші нейрони, або
аксони цих аферентних нейронів можуть доходити до спинного мозку і тут
переключатися на інші нейрони. Т. е. аферентна iмпульсацiя, що йде від
мiкроганглiiв, може замикатися на різних рівнях. Нейрони 3 типу по
Догелю являють собою асоціативні нейрони.

Аналогічна картина характерна і для метасимпатичних структур серця.

Яку ж функцію і яким чином здійснює метасимпатична нервова система?
Метасимпатична система може, по-перше, здійснювати передачу центральних
впливів – за рахунок того, що парасимпатичнi і симпатичні волокна можуть
контактувати з метасимпатичною системою і тим самим корегувати її вплив
на об’єкти керування. По-друге, метасимпатична система може виконувати
роль самостійного утворення, що інтегрує, тому що в ній є готові
рефлекторні дуги (аферентнi – вставні – еферентнi нейрони).

Т. И. Косицький (разом з іншими фізіологами) показав, що в ізольованому
серці має місце процес рефлекторної регуляції: розтяг правого передсердя
збільшує роботу правого желудочка серця. Цей ефект блокується
ганглiоблокаторами. Аналогічно – розтяг правого шлуночка серця підвищує
роботу лівого шлуночка. Реакція гальмується ганглiоблокаторами.

В ШКТ метасимпатична нервова система здійснює регуляцію складних рухiв
кишки – перистальтику, маятникоподiбнi рухi. Це складний процес, у
котрому багато ще залишається неясним. Думають, що завдяки рефлекторним
дугам, що починаються з рецепторів (хемо-, механо-), можлива тонка
регуляція моторики кишечника, адаптована до процесів гiдролiзу і
всмоктування поживних речовин у шлунково-кишковому тракті.

Детальне вивчення мікроструктури і функціональної організації
мiкроганглiiв ШКТ дозволило А. Д. Ноздрачеву сформулювати уявлення про
те, що в основі діяльності метасимпатичноi нервової системи лежить
функціональний модуль: це скупчення певним чином пов’язаних між собою
нейронів, що і забезпечують функцію метасимпатичноi системи. У цьому
модулі виділяють клiтини-осцилятори, сенсорні нейрони, мотонейрони і
iнтернейрони. Ключовою клітиною модуля є клiтина-осцилятор. Вона
спонтанно збуджується у певному ритмі, і її потенціали дії передаються
через систему вставних нейронів до мотонейрона, тобто руховому нейрону,
аксони якого контактують з м’язевою клітиною. Якщо мова йде про модуль
ШКТ, то в даному випадку контакт здійснюється з ГМК кишечника.
Медіатором мотонейрона є АТФ (нейрон – пуринергiчний), що блокує
автоматичну активність ШКТ. Таким чином, чим активніше
клiтина-осцилятор, тим виражене гальмування, що здійснює мотонейрон на
ГМК кишечника. Вся ця система «осцилятор – мотонейрон» піддається
модуляції з декількох сторін: а) аферентнi нейрони, збуджуючись в
результаті активації їх закінчень (рецепторів), можуть змінювати
активність мотонейрона, діючи на нього безпосередньо (активація через
холінергічний синапс) або на його закінчення (аксо-аксональне
гальмування), знімаючи гальмiвний вплив на ГМК; б) парасимпатичнi і
симпатичні постгангліонарнi волокна, дiючи на вставні нейрони,-
модулюють стан мотонейрона. Наприклад, у ШКТ при активації
парасимпатичних волокон відбувається гальмування мотонейрона
метасимпатичного модуля, що знімає гальмування з боку метасимпатичного
модуля на ГМК, і в результаті – активація ГМК. Симпатичнi волокна,
навпаки, посилюють гальмiвний вплив пуринергічного мотонейрона на ГМК
шлунка або кишечника.

Отже, серед нейронів метасимпатичної нервової системи є пуринергічнi,
холiнергічнi нейрони, а також (про них ще не говорилося) адренергiчнi,
серотонiн-ергiчнi і, можливо, гiстамiнергiчнi нейрони.

СИМПАТИЧНА СИСТЕМА

o ‚

„

0

2

hE:nB*

T

@

O

?

??&?

&

F

oe?ae?aeoe?ae?ae?ae?aeoe?ae?ae?ae?ae?ae?ae?ae?ae?ae?oe?ae?ae?oe?ae?ae?oe
?ae?ae?ae?ae?ae?ae?ae?U?U?U?oe?U?ae?ae?U?O?ae?U?

u?u?uauau?*uau*u?u?u?u?u?uauaua?uIau?u?u?u?u?u?u?u?u?u?u?uEu*u?u*u*u?u?u
?u?u?u*

u?uau?u?u?u?u?uau?u*u?u?u?u?u?u?A???uau?uauau?uau?auau?uau?uauauauau?u

??&?

b

d

n

p

u

th

u?u?u?ueTHeOuOu?u?uOu?uOu?u?u?u?uIu?u?u?uOu?u?u?u?u?u?u?u?u?u?u?u?u?u?u?
u?u?uOue

oiaiUeOUeOUeOUeCUe1/2UeCUeOUeOUeCUeCUe¶UeCUeCUeCUeOUeOUeOUeCUeCUeCUe¶UeO
UeOUeOUeOUeOUeOUeOUeCUeOUeOUeOUeO1/2Ue

0 2 D F ?

‚

?

?

c

|

~

?

?

A

A

`

i

v

(

@

B

Pдрiаз (розширення зіниці), розкриття очної щілини і випинання очного
яблука (екзофтальм). Коли відбувається пошкодження цього відділу мозку
(або шляхів, що йдуть від нього, то спостерiгаеться симптом Горнера –
звуження зіниці, звуження очної щілини, западання очного яблука.
Прегангліонарнi волокна перериваються у верхньому шийному симпатичному
вузлі, що являє собою один із вузлів симпатичної нервової системи
симпатичного стовбура) і вiдноситься до паравертебральних ганглiїв.
Звідси до м’язів йдуть постгангліонарнi волокна.

Від 1,2,3,4 і 5 грудних сегментів починаються прегангліонарнi симпатичні
волокна, що направляються до серця і бронхів. Протягом усього
симпатичного вiддiлу (від Т-1 до L-2) знаходяться прегангліонарнi
нейрони, що є центрами регуляцii судинного тонусу і потових залоз.
Основна маса прегангліонарних волокон закінчується в паравертебральних
ганглiях і тут переходить на постганглiонарнi нейрони, аксоны котрих
(постгангліонарнi волокна) доходять до відповідних органiв. Частина
волокон проходить транзитом через паравертебральнi ганглiї і
переривається в паравертебральних ганглiях. Скупчення превертебральних
ганглiїв утворює сплетення. Найбiльшi з них – сонячне, верхнє і нижнє
брижове. Звiдси йдуть постгангліонарнi волокна, що безпосередньо
впливають на орган. З погляду медіаторних процесів у симпатичній
нервовій системі відбуваються наступні процеси: в преганглiонарних
волокнах, що контактують із постганглiонарними нейронами (нейрон,
розташований у симпатичному ганглii) – виділяється ацетилхолiн, тобто
волокна і сам преганглiонарний нейрон є холiнергiчним. Ацетилхолiн
взаємодіє з Н-холiнорецепторами (нікотинчутливi рецептори), в результатi
чого відбувається передача збудження з преганглiонарного волокна на
постганглiонарний нейрон. Ці Н-холiнорецептори не блокуються, як
правило, курареподiбними речовинами (в скелетних м’язах, точніше в
мiоневральному синапсi Н-холiнорецептори мають високу чутливість до
кураре), але блокуються під впливом речовин, так званих
ганглiоблокаторiв, наприклад, бензогексонiя. Щодо нікотину варто
зазначити, що в малих концентраціях нікотин (і той, що міститься в
тютюновому димі) збуджує Н-холiнорецептори, у великих концентраціях –
гальмує, блокує. Постгангліонарнi волокна симпатичної нервової системи,
як правило, є адренергiчними (в їх закінченнях виділяється
норадреналiн). Проте в постганглiонарних симпатичних волокнах потових
залоз виділяється ацетилхолiн, що взаємодіє з М-холiнорецепторами
(мускаринчутливими холiнорецепторами), при взаємодії з яким відбувається
збудження потових залоз. Тому ці волокна називаються симпатичними
холiнергiчними.

Норадреналін для того, щоб виробити необхідний ефект, повинен
взаємодіяти з адренорецепторами. Виділяють альфа-1, альфа-2, бета-1 і
бета-2 адренорецептори. Кінцевий ефект збудження симпатичних волокон
залежить від того, яка популяція адренорецепторiв переважає в органі на
постсинаптичнiй мембрані.

В даний час говорять про три варіанти iнервацii органа симпатичними
волокнами. 1. Прямой контакт симпатичного волокна з ефекторним органом
(клітинами):

наприклад, матка, сiм`явиносний протiк – в цих об’єктах кожна ГМК
(гладком`язева клітина) одержує терміналь симпатичного волокна. 2.
Опосередкований контакт – у цьому випадку симпатичнi волокна iнервують
судину органа, а медiатор, що виділяється в результаті збудження
симпатичного волокна, дифундує від судини до навколишнiх тканинин i тут
здійснює свій ефект. Вважають, що цей тип iнервацii найбільше типовий
для симпатичної нервової системи. Наприклад, це є в печінковій і
жировій тканинах, в багатьох інших органах. 3. Взаємодія з органом через
контакт із метасимпатичною нервовою системою.

Як же норадреналін може впливати на робочi елементи (ГМК, мiокардiоцит)?
Існують декілька способiв впливу. Наявність конкретного способу
визначається особливостями даного органа. 1-й варіант: норадреналiн
після взаємодії з адрено-рецептором змінює проникність мембрани для
іонів, що призводить або до деполяризацii (наприклад, за рахунок
збільшення вхідного потоку в клітину іонів натрію), або до
гiперполяризацii (наприклад, в результаті підвищення проникності для
іонів калію).Так, в серцевому м’язі після взаємодії НА з бета-1-АР
відбувається деполяризацiя, що викликає збiльшення частоти серцевого
ритму, підвищення сили серцевих скорочень. При взаємодії НА з бета-2-АР
матки, швидше за все, відбувається гiперполяризацiя, що викликає
пригнічення активності гладком`язевих клітин. 2-й варіант: після
взаємодії НА з адренорецептором відбувається зміна активності
аденiлатциклази. Цей фермент сприяє утворенню в середині клітини
циклічного 3,5-аденозин-монофосфата (цАМФ), речовини, що є
внутрішньоклітинним месенджером (посередником). Відомо, що під впливом
цієї речовини може відбуватися активація протеiнкіназ, що самі по собі є
внутрішньоклітинними регуляторними бiлками, які визначають спрямованість
і інтенсивність ряду внутрішньоклітинних процесів. Наприклад, є
протеiнкiнази, що посилюють роботу кальцієвих помп ГМК, при цьому
вiдбуваеться релаксація ГМК.

В симпатичних ганглiях, по-перше, відбувається мультиплікація-одне
прегангліонарне волокно передає сигнал багатьом постганглiонарним
нейронам, вiдбуваеться «розмноження», мультиплікація сигналу. За рахунок
цього вплив симпатичної системи набуває генералiзованого характеру.
Далі, в симпатичних ганглiях може відбуватися замикання місцевих
(периферичних) рефлексів. (здійснюється майже автономна регуляція
органа).

Cимпатична нервова система iнервує майже всі органи: серце, судини,
бронхи, ГМК ШКТ, ГМК сечостатевої системи, потові залози, печінку, м’язи
зіниці, матку, тканини, в яких відбувається лiполiз, глiкогенолiз,
наднирники, ряд інших залоз внутрішньої секреції. На підставі
фізіологічних і фармакологічних даних можна скласти таку схему впливу
симпатичних волокон на діяльність органів і тканин (див. таблицю на с.
67).

З представлених даних очевидно, що симпатична нервова система сприяє
значному підвищенню працездатності організму – під її впливом зростає
глiкогенолiз, глюконеогенез, лiполiз, посилюється діяльність
серцево-судинної системи, відбувається перерозподіл маси крові з
областей, спроможних переносити гiпоксiю, в області, де наявність кисню
і енергетичних джерел є основою існування. Відбувається поліпшення
вентиляції легень. Одночасно, при активації симпатичної нервової системи
має місце гальмування діяльності шлунково-кишкового тракту, сечового
мiхура. Активація симпатичної нервової системи під час статевого акту
призводить до процесів еякуляцii.

В цілому, можна погодитися з уявленням багатьох авторів про те, що
симпатична нервова система виконує ерготропную функцію – в значній мірі
підвищує працездатність і життєві резерви організму. Саме тому збудження
симпатичного відділу ВНС відбувається кожен раз у період стресу (під час
реакцій организма, спрямованих на виживання в екстремальних ситуаціях).
Включення симпатичної нервової системи в цю реакцію здійснюється за
участю вищих вегетативних центрів і ендокринних механізмів. Важливим
компонентом цієї реакції є викид у кров катехоламiнiв із мозкового шару
наднирників.

ПАРАСИМПАТИЧНА НЕРВОВА СИСТЕМА

Центральні (преганглiонарнi) нейрони парасимпатичноi нервової системи
розташовані в середньому, довгастому мозку та в люмбосакральному відділі
спинного мозку. В середньому мозку розташовані два парасимпатичних ядра,
що належать до III пари – ядро Якубовича-Вестфаля-Едінгера (iнервацiя
сфiнктера зіниці) і частина його – ядро Перлеа, що iнервуе вiйчастий
м’яз ока. В довгастому мозку є парасимпатичнi ядра VII, IX, Х пар
черепно-мозкових нервів. Парасимпатичне ядро VII пари iнервує слизові
залози порожнини носа, слізну залозу, а через chorda tympani-
під’язикову і підщелепну слинні залози. Парасимпатичне ядро IX пари
iнервує привушну залозу. Парасимпатичне ядро Х пари (вагуса) – одне із
самих потужних. Воно iнервує органи шиї, грудної і черевної порожнин
(серце, легені, шлунково-кишковий тракт). В попереково-сакральному
відділі спинного мозку розташовані парасимпатичнi нейрони, що утворюють
центри сечовипускання, дефекації, ерекції.

Поширеність впливу парасимпатичного відділу більш обмежена, чим
симпатичного. Майже всі судини тіла не мають парасимпатичних волокон.
Виняток – судини язика, слинних залоз і статевих органів.

Як і симпатична система, парасимпатична має прегангліонарнi нейрони,
аксони яких йдуть до органа (постгангліонарнi волокна). Ганглiї
парасимпатичної нервової системи знаходяться, як правило, в середені
органа (iнтрамуральнi ганглii), тому прегангліонарнi волокна – довгі, а
постгангліонарнi – короткі. З органом контактує постганглiонарне
волокно. Воно або безпосередньо взаємодіє з клітинами цього органу (ГМК,
залози), або опосредовано через метасимпатичну нервову систему.

В преганглiонарних волокнах парасимпатичної нервової системи медiатором
є ацетилхолiн, він взаємодіє на постсинаптичнiй мембрані
постганглiонарного нейрона з Н-холiнорецепторами, що блокуються
ганглiоблокаторами. Передача збудження з пре гангліонарного волокна на
постганглiонарний нейрон в парасимпатичнiй системі відбувається так
само, як і в симпатичній нервовій системі. В закінченнях
пост-ганглiонарних волокон парасимпатичної нервової системи, на відміну
від симпатичної, виділяється ацетилхолін, а рецептори, розташовані на
постсинаптичнiй мембрані органа (або нейрона метасимпатичноi
системи)-цеМ-холiнорецептори , що блокуються речовинами типу атропіну.

Які ефекти здійснює парасимпатична система? На серце – зменшення
частоти, сили скорочень, провідності і збудливості, ГМК бронхів –
активація (це призводить до звуження бронхів), секреторні клітини трахеї
і бронхів – активація, ГМК і секреторні клітини ШКТ – активація,
сфiнктери ШКТ, сфiнктери сечового мiхура – розслаблення, детруссор –
активація, сфiнктер зіниці – активація, вiйковий м’яз ока – активація
(збільшується кривизна кришталика, посилюється заломлююча здатність
ока), підвищення кровонаповнення судин статевих органів, активація
слиновиділення, підвищення секреції слізної рідини. В цілому, збудження
парасимпатичних волокон призводить до відновлення гомеостазу, тобто до
трофотропному ефекту.

ВИЩІ ВЕГЕТАТИВНІ ЦЕНТРИ

Гiпоталамус є одним із найважливіших утворень мозку, що беруть участь в
регуляції активності нейронів парасимпатичноi і симпатичної нервової
системи.

Гiпоталамус являє собою скупчення більш ніж 32 пар ядер. Існує велика
розмаїтість у класифікації ядер гiпоталамуса.

1. Розподіл на ерготропнi і трофотропнi ядра (класифікація Гесса) –
ядра, що викликають активацію симпатичної і парасимпатичноi нервової
системи, відповідно, по Гессу – ці ядра розкидані по всьому
гiпоталамусу.

2. Розподіл на симпатичні і парасимпатичнi ядра— думають, що в передніх
відділах гiпоталамуса локалізовані в основному ядра, що викликають
активацію парасимпатичної нервової системи, в задніх же відділах –
ядра, що викликають активацію симпатичного відділу ВНС.

Більш академічним є, очевидно, розподіл гiпоталамiчних ядер по їх
топографічних ознаках. В даний час більшість авторів розділяє весь
гiпоталамус на 4 області або групи ядер: 1) преоптичну, 2) передню, 3)
середню (туберальная, або група ядер серединного горба) і 4) задню групу
ядер. В кожній з цих областей виділяють окреме ядро. Перерахуємо основні
ядра, знання яких полегшить сприйняття багатьох деталей, пов’язаних із
функцією гипоталамуса.

Преоптична група Передня група Середня група Задня група

1. Перивентриклярне 1. Супраоптичне 1. Вентромедіальне 1.Супрамаммiлярне

2.Медіальне

преоптичне 2.Супрахiазматичне 2. Дорсомедіальне 2. Премаммiлярне

3.Латеральне преоптичне 3. Паравентрикулярне 3. Аркуатне
(інфундибулярне) 3. Медiальне маммiлярне

— 4. Переднє гiпоталамiчне 4. Латеральне гіпоталамічне 4.Латеральне
маммiлярне

— — — 5. Субталамiчне

— — — 6. Заднє гiпоталамiчне

— — — 7. Перiфорнiатне

В цілому в цих ядрах локалізуються центри, що беруть участь у
вегетативній регуляції, а також нейросекреторнi нейрони, що здійснюють
секрецію нейрогормонiв і речовин типу ліберинiв і статинiв. Розглянемо
докладніше функції гіпоталамуса і властивості ядер.

Гiпоталамус має великі аферентнi і еферентнi зв’язки. Всі рецептори в
кiнцевому результаті приносять свою інформацію в ядра гiпоталамуса.

Функції гiпоталамуса. Думають, що в гiпоталамусi є ядра, що активують
або парасимпатичнi нейрони стовбура і спинного мозку, або симпатичні
нейрони спинного мозку. Відповідно їх прийнято називати трофотропними і
ерготропними ядрами. Вони розташовані відповідно в передніх і задніх
вiддiлах гiпоталамуса. Проте варто пам’ятати, що немає такої чіткої
локалізації, яку б хотiлось мати з позицій засвоєння матеріалу. Ядра
гiпоталамуса є вищими вегетативними центрами. Існують більш конкретні
уявлення про роль гiпоталамуса в регуляцii вегетативних функцій.
Зокрема, відомо, що в гіпоталамусе є центри терморегуляції. Серед ядер
передньої групи є нейронні скупчення, що регулюють процес віддачі тепла,
тому ці скупчення називаються центром фізичної терморегуляцii; серед
ядер задньої групи гiпоталамуса є скупчення нейронів, якi вiдповiдають
за процес теплопродукції – це центр хімічної терморегуляції. Коли
зазначені утвори руйнуються, наприклад, в експерименті, то тварина
втрачає можливість переносити перенагрівання або переохолодження
відповідно.

В гiпоталамусі знаходяться центри регуляції водного і сольового обміну.
Зокрема, в переднiй групі ядер гiпоталамуса серед нейронів
паравентрикулярного і супраоптичного ядер є нейрони, що беруть участь в
цьому процесі, в тому числі за рахунок продукції антидіуретичного
гормону, а серед. ядер середньої групи гiпоталамуса знаходиться центр
спраги, що забезпечує поведінку тварини або людини, спрямовану на
споживання води (нормалізацію водно-сольового обміну). В гіпоталамусі
містяться центри білкового, вуглеводного і жирового обмінів, центри
регуляції серцево-судинної системи, проникності судин і тканинних
мембран, морфоутворення, ендокринних функцій (залоз), діяльності ШКТ (в
тому числі голоду, що локалізований у латеральному гiпоталамiчному ядрі,
де і центр спраги, а у вентромедiальному ядрі – розташований центр
насичення), центри регуляції сечовиділення, регуляції сну та бадьорості,
статевої, емоційної поведінки, центри, що беруть участь в процесах
адаптації організму.

Щодо деяких ядер гiпоталамуса зупинимося докладніше.

1. Супрахiазматичне ядро – ядро передньої групи гiпоталамуса. Думають,
що його нейрони мають відношення до регуляції статевої поведінки, а
також до регуляції циркадних ритмів. В останні роки його називають
водієм циркадних ритмів в організмі. Дійсно, показано, що це ядро є
водієм ритму для харчової і питної поведінки, для циклу «сон
-бадьорості», рухової активності, вмісту в крові АКТГ, серотоніну,
мелатоніну, температури тіла.

Нейрони супрахiазматичного ядра мають здавтність до автоматії і тому є
внутрішнім «годинником» організму. За рахунок наявності прямих зв’язків
цього ядра із сітківкою ока ритм нейронів цього ядра пристосований до
зміни освітлення (день-ніч), в зв’язку з чим багато циркадних ритмів
залежать від часу доби. Нейрони цього ядра одержують впливи від центрів,
що модулюють бiоритми. Наприклад, сюди надходять сигнали від
серотонінергічних, адренергічних, дофамінергічних і холінергічних
нейронів стовбура мозку. Особливо важлива інформація, що йде від
серотонінергічних нейронів шва: серотонін може гальмувати активність
нейронів супрахiазматичного ядра. Таким чином, зміни, що виникають в
окремих структурах мозку, можуть за рахунок впливу на водій циркадного
ритму істотно змінювати самий характер цього ритму. ,

2. Супраоптичне і паравентрикулярне ядра. Нейрони цих утворень крім
участі в процесах регуляції водно-сольового поведінки, лактації,
активності матки, здатні безпосередньо продукувати гормони пептидної
природи – окситоцин, антидіуретичний гормон і ряд інших. Окситоцин і АДГ
по аксонам цих нейронів проходять у складі ніжки гіпофіза в нейрогiпофiз
і тут через аксовазальний синапс виділяються безпосередньо в капіляри
нейрогіпофіза.

Нейрони супраоптичного і паравентрикулярного ядер крім секреції цих
гормонів здатні регулювати виділення цих же гормонів – управляють
процесом синаптичноi передачі, де в якості медіатора фактично виступає
окситоцин або АДГ. Регуляція цього процесу йде за рахунок потенціалу
дії, що йде від тіла нейрона і викликає деполяризацію пресинаптичної
мембрани і це (як у звичайному синапсі) призводить до входження в синапс
іонів кальцію, що викликає екзоцитоз і виділення гормона-медіатора.

Частина нейронів гiпоталамуса продукує пептиднi гормони, що одержали
назву лiберинів (рилізінг-гормонів або гормонів, що звільняють,) і
статинів, гормонів, що гальмують виділення інших гормонів. Область, де
локалізовані ці нейрони, називається гiпофiзотропною областю, а нейрони,
що продукують лiберини або статини – тубероiнфундибулярнi нейрони або по
«назвi» відповідного гормону. Наприклад, кортиколiберинпродукуючий
нейрон. Виявилося, що нейрони, які продукують лiберини і статини,
локалізовані в багатьох відділах гiпоталамуса, знаходяться в
різноманітних ядрах, в тому числі в супраоптичному і паравентрикулярному
ядрах. Наприклад, кортиколіберин синтезується в паравентрикулярному ядрі
(це основне місце його продукції), в супраоптичному, супрахiазматичному,
аркуатному, дорсомедіальному і вецтромедіальному ядрах. Всi цi ядра
містять нейрони, аксони яких йдуть в серединне підвищення: тут
розташовані капіляри верхньої гіпофізарної артерії, куди і вливаються
лiберини і статини. З током крові либерини і статини досягають передньої
частки гіпофіза і викликають зміну продукції відповідного гормону
аденогiпофiза. В даний час відомо, що в гiпоталамусі виробляються 6
лiберинiв і 3 статини. Лiберини: тироліберин, люліберин, кортиколіберин,
соматоліберин, рилізінг-гормон пролактину і рилізінг-гормон
меланоцитстимулюючого гормону. Статини: соматостатин, інгібітор
виділення МСГ і інгібітор виділення ПРЛ.

Таким чином, завдяки великим зв’язкам гiпоталамуса з різними структурами
мозку, за рахунок продукції гормонів і нейросекрецii гiпоталамус бере
участь в регуляції багатьох функцій організму через гуморальну ланку
регуляції, змінюючи продукцію гормонів гіпофіза. Гiпоталамо-гiпофiзарнi
зв’язки, що, як очевидно зі сказаного, мають два варіанти – зв’язок
через аксони з нейрогiпофiзом і через систему портальних судин із
переднім гіпофізом – відіграють дуже важливу роль у життєдіяльності
організму, в зв’язку з чим їм приділяється така велика увага.

Гiпоталамус є компонентом лимбічної системи. Туди входять інші структури
старої і древньої кори великих півкуль, в тому числі гiпокамп,
мигдалевидний комплекс. Гiпоталамус є центральною структурою лімбічної
системи: саме завдяки гiпоталамусу всі емоційні реакції, що реалізуються
за участю лiмбiчної системи мозку, набувають конкретного вегетативного й
ендокринного забарвлення.

МОНОАМIНЕРГIЧНА СИСТЕМА

Моноамiнергiчна система бере участь в регуляції вегетативних функцій.
Ця система об’єднує скупчення нейронів стовбура мозку, аксони яких
йдуть в складі медiального пучка переднього мозку і досягають практично
всіх структур мозку – в тому числі гiпоталамуса, таламуса, базальних
ганглiiв, кори (лiмбiчної кори і нової кори). В систему входять три типи
нейронів: норадренергiчнi, дофамiнергiчнi і серотонiнергiчнi. Тіла
норадренергічних нейронів розташовані в довгастому мозку і в мості,
особливо їх багато в блакитній плямі. Ці нейрони здійснюють гальмівний
вплив на структури ЦНС. Тіла дофамінергічних нейронів лежать в
середньому мозку, в основному, в чорній субстанції. Аксони їх, крім
зв’язку з базальними гангліями, впливають і на інші структури мозку.
Серотонінергічні нейрони локалізовані в довгастому мозку – в основному,
в ядрах серединного шва, в мості та в нижніх відділах середнього мозку.

Вважають, що моноамінергічна система (НА, серотонін і дофамін – це
моноаміни) відіграє важливу роль у створенні емоцій і вегетативного
забезпечення емоційного стану. Це здійснюється за рахунок впливу
нейронів моноамінергічної системи одночасно на структури лімбічної
системи і на ядра гіпоталамуса, що управляють вегетативними нейронами
стовбура мозку і спинного мозку. Норадреналін створює умови для
виникнення в людини позитивних емоцій – завдяки норадреналіну в
основному функціонують центри задоволення. Тому в хворих, що приймають
речовини, які блокують накопичення в нейронах норадреналіну (наприклад,
резерпин), може розвиватися депресивний стан як результат дефіциту
норадреналіну в нейронах.

Дофамін, подібно до норадреналіну сприяє створенню позитивних емоцій.
Вважають, що при надмірній продукції дофаміна створюються умови для
шизофренії. Не випадково серед лікарських засобів, що застосовуються
для лікування шизофренії, є речовини, що пригнічують синтез дофаміна.
Серотонін відіграє роль в створенні негативних емоцій – при цьому
активуються центри уникнення. Транквілізатори за рахунок пригнічення
продукції серотоніна, як відомо, можуть зняти негативні емоції.

Отже, моноамінергічна система відіграє важливу роль у створенні емоцій і
в зміні діяльності внутрішніх органів за рахунок впливу на вищі
вегетативні центри, в тому числі – гіпоталамус.

МОЗОЧОК

На думку Леона Абгаровича Орбелі, мозочок має важливе значення в
регуляції вегетативних функцій організму. За Орбелі, мозочок відіграє,
як і симпатична нервова система, адаптаційно-трофічну роль, тобто сприяє
активації всіх резервів організму для виконання м’язевої роботи. Як
одним із найважливіших центрів, що беруть участь у регуляції рухової
(м’язевої) активності, мозочок повинен брати участь і в регуляції
вегетативного забезпечення м’язевої активності. Отже, мозочок не тільки
координує довільну м’язеву активність із процесами підтримки рівноваги,
але одночасно сприяє узгодженню (координації) вегетативних функцій в
цей період.

При видаленні мозочка, проте не наступає смерть (мозочок не є життєво
необхідним утворенням). Але при цьому, як показують експерименти на
тваринах, порушується вегетативна регуляція.

Швидше за все, мозочок впливає на збудливість вегетативних нервових
центрів і тим самим сприяє адаптації організму до виконання рухових
актів. З цих позицій мозочок можна розглядати як посередник між
вегетативною нервовою системою і соматичною нервовою системою.

Показано, що мозочок впливає на діяльність серця, змінює величину
артеріального тиску, регіонарний кровотік (при видаленні мозочка
знижується інтенсивність кровото-ку в червоних м’язевих волокнах без
істотної зміни кровотоку в білих м’язевих волокнах), впливає на глибину
і частоту дихання, на моторну, секреторну, резорбтивну функцію ШКТ, на
процеси жовчоутворення, впливає на тонус м’язів сечового міхура. При
пошкодженні мозочка порушується вуглеводний, білковий і мінеральний
обмін, порушується енергозабезпечення і процеси терморегуляції,
порушуються процеси кровотворення. Мозочок має відношення і до регуляції
процесів репродукції. Так, наприклад, у вагітних кішок електростимуляція
мозочка викликає активацію матки. При видаленні мозочка у вагітної
кішки продовжується вагітність, а народжене потомство – нежиттєздатне. В
собак після видалення мозочка порушується статеве дозрівання і такі
собаки не здатні мати потомство. Показано, що для нормального перебігу
вагітності необхідно, щоб у тварини була збережена хоча б частина
мозочка.

Отже, приведені дані показують, що мозочок відіграє важливу роль в
процесах регуляції вегетативних функцій. Майбутні дослідження повинні
уточнити і конкретизувати механізми, за допомогою яких мозочок впливає
на вегетативні центри стовбура мозку і спинного мозку.

КОРА І ВЕГЕТАТИВНА НЕРВОВА СИСТЕМА

Останні роки можна характеризувати як період повторного підйому уваги до
функції кори великих півкуль як регулятора вегетативної нервової
системи. Здатність психотерапії виражено впливати на патологічний
процес (сеанси Кашпіровського і інших психотерапевтів) свідчать про те,
що кора значно впливає на вегетативну нервову систему. Очевидно,
завдяки представництву всіх безумовних рефлексів, в тому числі і
вегетативних, завдяки великим зв’язкам кори великих півкуль із багатьма
структурами мозку, що мають відношення до ВНС, вона здатна здійснювати
могутній вплив на ВНС. За допомогою кори великих півкуль можна виробити
величезне число умовних рефлексів при поєднанні умовного сигналу з
безумовним подразником, що збуджує інтерорецептори. За допомогою
методики викликаних потенціалів доведено, що всі внутрішні органи мають
представництво в корі великих півкуль.

За допомогою методів електростимуляції і руйнування окремих ділянок кори
показано, що нейрони кори здійснюють впливи на діяльність багатьох
органів. Наприклад, електростимуляція премоторної зони кори викликає
зменшення потовиділення, зниження температури протилежної сторони тіла,
зменшення моторики шлунка. Руйнування передніх відділів поясної звивини
(це структура лімбічної системи) викликає зміну дихання, діяльності
серцево-судинної системи, нирок, жовчного міхура, змінює моторику і
секреторні процеси в шлунково-кишковому тракті.

Гіппокамп віграє важливу роль не тільки як основна структура лімбічної
системи, але і як центр, що регулює вегетативну систему. При
електростимуляції гіпокампа змінюється діяльність серцево-судинної
системи, змінюються частота і глибина дихання, відбувається активація
парасимпатического відділу ВНС.

Отже, кора великих півкуль регулює вегетативну діяльність організму в
умовах адаптації до нових умов існування, в умовах, коли відбувається
вироблення нових умовних рефлексів, а також при різних емоційних станах.
З цих позицій можна зрозуміти, що сплеск емоцій і вегетативної бурі, що
виникає в цей момент завдяки активації лімбічної системи і гіпоталамуса,
можуть гальмуватися з боку кори великих півкуль – відбувається те, що
образно називають «Вмійте панувати собою». За рахунок наявності в людини
2-ї сигнальної системи – структур кори великих півкуль, що аналізують
абстрактні поняття (слово як сигнал сигналів), виникає можливість
управляти вегетативними функціями організму за допомогою аутотерапії,
гіпнозу (гіпнотерапії), психотерапії та інших варіантів впливу на
структури 2-ї сигнальної системи людини (див. лекції по ВНД).

ТОНУС ВНС

В 1910 р. Еппінгер і Гесс започаткували вчення про симпатикотонії і
ваготонії. Вони розділили всіх людей на 2 категорії – симпатикотоніків і
ваготоніков. Ознаками ваготонії вони вважали рідкий пульс, глибоке
уповільнене дихання, знижену величину АТ, звуження зіниць, схильність
до гіперсалівації і до метеоризму. Зараз вже є більше 50 ознак ваготонії
і симпатикотонії. Гельгорн відзначив, що лише в 16% здорових людей можна
визначити симпатикотонію або ваготонію. Даніелопуло ввів поняття
«амфотонія». Це ситуація, при якій обидва відділи ВНС мають підвищений
тонус. Четвериков увів поняття «локальний тонус» – підвищення тонусу
симпатичної або парасимпатичної системи має місце в конкретному органі,
наприклад, в серці.

Останнім часом Грінберг А.М. пропонує виділяти 7 типів вегетативної
реактивності: I) загальна симпатикотонія, 2) часткова симпатикотонія, 3)
загальна ваготонія, 4) часткова ваготонія, 5) змішана реакція, 6)
загальна інтенсивна реакція, 7) загальна слабка реакція.

Отже, приведені дані свідчать про те, що питання про тонус ВНС достатньо
заплутане. Водночас, в останні роки цьому питанню знову приділяється
увага. Наприклад, вважають, що порушення нормальної зміни тонусу ВНС в
процесі менструального циклу у жінок веде до порушення репродуктивної
функції. Тому при лікуванні, наприклад, безпліддя, пропонується спочатку
відновити нормальну зміну тонусу ВНС в процесі менструального циклу, а
потім приступати до лікування безпліддя.

У фізіології праці також приділяється велика увага стану тонусу ВНС як
відображенню процесів адаптації до трудової діяльності.

Лекція на тему:

«СЕНСОРНІ СИСТЕМИ МОЗКУ»

План лекції

Загальні уявлення про аналізатор та сенсорні системи.

Пропріоцептивна чутливість.

Вісцеральний аналізатор.

Тактильний аналізатор.

АНАЛІЗАТОР. ЗАГАЛЬНІ УЯВЛЕННЯ

За I.П. Павловим, аналізатор- це сукупність периферичних і центральних
структур, що беруть участь в сприйнятті і обробці інформації про
сигнали зовнішнього або внутрішнього світу і в одержанні про неї
уявлення (відчуття, сприйняття). Всі аналізатори, по I.П. Павлову,
складаються з трьох основних відділів: периферичного (в ньому
відбувається перетворення сигналу зовнішнього світу в електричний
процес), провідникового – в ньому відбувається опрацювання інформації і
проведення її у вищі відділи мозку і, нарешті, центрального або
кіркового відділу, в якому відбувається остаточна обробка сенсорної
інформації і виникає вiдчуття – суб’єктивний образ сигналу.

В даний час фізіологами детально аналізується функція кожного відділу
аналізатора і конкретні механізми, завдяки яким відбувається цей
складний процес перетворення зовнішнього сигналу в образ.

З позицій кібернетики, переробка сенсорної інформації в ЦНС зводиться до
слідуючих операцій.

Є джерело інформації (X), від нього інформація передається в пристрій,
що кодує (1), по суті – в рецептор, потім інформація в закодованному
вигляді надходить в інформаційний канал (2), що, хоча і має перешкоди
(шум), але проте здатний донести інформацію до устрою, що декодуе,
відкіля декодована інформація надходить у приймач інформації (У) –
доходить до свідомості.

З погляду теорії інформації (галузь кібернетики), для будь-яких
пристроїв, в яких відбувається переробка інформації, необхідна швидкість
передачі інформації, точність передач і можливість кодування і
декодування інформації. В живих системах для одержання такого комплексу
позитивних ефектів виникла система передачі інформації з використанням
подвiйного коду (так- нi), у якості слова «так» використовується
наявність потенціалу дії. В загальному вигляді робота аналізатора
полягає в тому, щоб у рецепторах закодувати інформацію, а в нейронах
мозку провести декодування інформації і перетворення її у факт, що
усвідомиться (відчуття).

Розглянемо принцип роботи аналізатора.

Рецептор – це спеціалізована структура (клітина або закінчення нейрона),
що в процесі еволюції пристосувалася до сприйняття відповідного
подразника зовнішнього або внутрішнього світу. Наприклад, адекватним
подразником для фоторецепторiв є квант видимого світла, для
фонорецепторiв – звукові коливання повітряного або водяного середовища,
для терморецепторiв – вплив температури. Під впливом адекватного
подразника в рецепторній клітині або в спеціалізованому нервовому
закінченні відбувається зміна проникності для іонів (наприклад, під
впливом розтягу в рецепторах розтягу м’язів рака відбувається відкриття
натрієвих каналів, що викликає деполяризацію, ступінь якої пропорційна
ступеню розтягу), що призводить до генерації рецепторного потенціалу.
Цей потенціал аналогічний ЗПСП (збудливому постсинаптическому
потенціалу). У відповідь на цей рецепторний потенціал виникають такі
події:

а) в первинночутливих рецепторах, (у первинних рецепторах), що є
спеціалізованими закінченнями дендрита аферентного нейрона, у відповідь
на рецепторний потенціал виникає потенціал дії (звичайно, якщо
рецепторний потенціал досягае критичного рівня деполяризації) або
зростає частота спонтанної генерації ПД (якщо в умовах «спокою», коли
стимул не діяв, генерувався потенціал дії). ПД, що виник або група ПД
передається далі в аферентний нейрон, а від нього по його аксону
сигнали йдуть у провідниковий вiддiл— йдуть у напрямку до кори великих
півкуль;

б) у рецепторних клітинах , що вторинночутливi, (вториннi рецептори) –
рецептор є спеціалізованою клітиною, що не має продовження (не є
закінченням дендрита). Вона по типу синаптичної взаємодії контактує з
закінченням дендрита аферентного нейрона. Тому у відповідь на
рецепторний потенціал з рецепторної клітини виділяється медіатор, що
взаємодіє з закінченням дендрита нейрона. Він викликає генерацію ЗПСП
(його називають тепер генераторний потенціал). Якщо цей потенціал
досягає критичного рівня деполяризації, то наступає генерація ПД або
збільшується частота генерації ПД, що були тут до цього.

Велика частина рецепторів – це вториннi (фото-, фоно-, вестибуло-,
смакові, механорецептори шкіри і т.д.). Первинні рецептори – це м’язеві
веретена, сухожилкові рецептори Гольджі), больові, нюхові.

Аферентнi нейрони – це перші нейрони, що беруть участь в опрацюванні
сенсорної інформації. Як правило, аферентнi нейрони лежать у гангліях
(спинномозкові ганглії, ганглії голови і шиї, наприклад, вестибулярний
ганглій, спіральний ганглій, колінчатий ганглій і т.п.). Винятком є
фоторецептори — їх аферентнi нейрони (ганглiознi клiтини) лежать
безпосередньо на сітківці.

Такий нейрон, що приймає участь в опрацюванні інформації, розташований у
спинному, довгастому або в середньому мозку. Звідси йдуть шляхи до
таламусу – до його специфічних ядер, в яких розташовується в більшості
аналізаторів такий (передостаннiй) нейрон, що бере участь в опрацюванні
сенсорної інформації. Винятком із цього правила є нюховий аналізатор-
пiсля нюхової цибулини інформація направляється відразу ж у нюхову кору,
не надходячи в таламус. Від загального сенсорного колектора (таламуса)
інформація надходить у вiдповiднi проекцiйнi і асоціативні зони кори
(або по Павлову – ядерні і розсіяні зони). Для кожного аналізатора є
свої конкретні ділянки, куди приходять імпульси від рецепторного
апарата. В проекційних зонах відбувається декодування інформації,
виникає уявлення про модальність сигналу, про його силу і якість, а в
асоціативних ділянках кори – визначення «що це таке?» – акцепція
сигналу. Це відбувається за участю процесiв памяті. Отже, ми описали
шлях, по якому інформація від рецепторів досягає кори великих півкуль,
при цьому зберігається модальність сигналу. Цей шлях називається
специфічним. Виявилося, що поряд з таким шляхом існує і неспецифічний
шлях, в якому зникає модальність сигналу, тобто ми не можемо, отримавши
інформацію з цього каналу, сказати, що це за сигнал, що викликає потік
імпульсів. Неспецифічний шлях являє собою відгалуження інформації з
колатералями до ретикулярної формації, що розташована в довгастому і
середньому мозку. Всі імпульси, незалежно від їх модальності (від яких
рецепторів вони надходять), обов’язково «заходять» в ретикулярну
формацію і викликають активацію цих структур. Звідси неспецифічний шлях
йде до таламусу, але не до тих ядер, про які говорилося вище, а до
неспецифічних його ядер, що є продовженням ретикулярної формації, і вже
від неспецифічних ядер таламуса інформація дифузно (в усі ділянки)
передається в кору, де завдяки цьому відбувається активація нейронів
кори, що сприяє сприйняттю ними інформації, яка надходить по
специфічному шляху. Якщо заблокувати роботу неспецифічного каналу
опрацювання сенсорної інформації (наприклад, перерізати ретикулярну
фармацію, відокремивши її від таламуса, або застосувати наркотичні
засоби типу барбітуратів, ефіру), то сприйняття інформації від
рецепторів загальмується, відчуття не будуть виникати. Таким чином,
неспецифічний шлях (ретикулярная формація + неспецифiчнi ядра таламуса)
є найважливішим чинником, що визначає можливість декодування інформації,
яка надходить. З практичної точки зору зрозуміло, що в тих випадках,
коли в корі наступає процес зовнішнього гальмування (засинання), то
активування кори можна провести за рахунок подразнення будь-яких
рецепторів.

Коли інформація від рецепторів йде до кори, її безупинно використовують
структури мозку для процесу керування. Наприклад, імпульси від м’язевих
веретен переключаються в спинному мозку на альфа-мотонейрони і
викликають їх активацію, що призводить до мiотатичного рефлексу.
Імпульси, що йдуть від фоторецепторiв, в області верхніх (переднiх)
горбів чотиригорбикового тіла переключаються на альфа-мотонейрони, що
управляють м’язами очей – це дозволяє здійснювати рухи очима, виконувати
сторожові рефлекси. Таким чином, поки інформація доходить до верхніх
рівнів, де відбувається процес декодування, вона використовується в
процесах регуляції рухової активності або вегетативної регуляції.

Процес опрацювання інформації починається вже з рецепторів. Багато в
чому цей процес управляється структурами мозку, що лежать вище. Одним
із засобів керування є зміна чутливості рецептора. Наприклад, за рахунок
активації гама-мотонейронiв можна підсилити чутливість м’язевого
веретена до розтягу. Аналогічно, за рахунок впливу з боку вищих відділів
мозку відбувається посилення чутливості зорового аналізатора в умовах
темнової адаптації. Це здійснюється за рахунок регуляції процесу
конвергенції сигналів від фоторецепторiв на ганглiознi клітини сітківки.
Проте вищі структури одночасно здійснюють процес відбору інформації,
завдяки чому зайва інформація вiдфiльтровується, забирається, а до
центрів надходить найбільш важлива («концентрована»). Досягається це
тим, що від структур мозку, зокрема, від середнього мозку, таламуса,
кори йдуть нисхідні гальмівнi шляхи, що в міру необхідності здійснюють
цей процес. Найбільше чітко це явище виявляється в процесі опрацювання
інформації, що йде від ноцицепторiв (больових рецепторів). Цей механізм
одержав спеціальну назву (по Р. Мелзаку) – ворiтний механізм, про що
докладніше буде сказано в розділі про ноцицептивний аналізатор.

Вищі відділи поряд із власними рецепторними механізмами регулюють і
процеси адаптації в рецепторах – привикання. В основному, всі рецептори
– адаптуються швидко, тому вони реагують на початок впливу стимулу і на
закінчення його дії .Частина рецепторів – адаптуеться повільно, тому
постійно реагують на стимул. Наприклад, швидко адаптуються рецептори
нюху, смаку, але повільно адаптуються рецептори болю (ноцицептори).

ПРОПРIОЦЕПТИВНА ЧУТЛИВІСТЬ. М’ЯЗЕВІ РЕЦЕПТОРИ

Якщо закрити очі і спробувати написати текст, то букви будуть усе-таки
написані достатньо чітко: таким способом просто переконатися, що ми
вміємо користуватися інформацією, що йде від м’язів і суглобів. Відомо,
що є 3 види рецепторів, що сприймають інформвацію про положення м’яза,
його стан і положення суглоба: це м’язеові веретена, сухожильні
рецептори Гольджi і суглобові рецептори. Даних про м’язеві веретена
багато, незначні наші уявлення про сухожильні рецептори і, особливо, про
суглобові рецептори.

М’язеві веретена – це iнкапсульованi м’язеві волокна (iнтрафузальнi
волокна), на які намотані нервові волокна, що являють собою закінчення
дендритiв аферентного нейрона, розташованого в спинномозковому ганглii.
Це рецептори розтягу; коли м’яз розтягується під впливом сили ваги або
штучно (наприклад, під ударом неврологічного молоточка), то виникає
розтяг м`язевих волокон веретена, що спричинює розтяг нервових
закінчень. Встановлено, що в м’язевих веретенах є два типи закінчення:
1а і II. Первинні аференти (1а) являють собою закінчення, що, як
правило, знаходяться в центрі м’язевого веретена. Вони швидко
адаптуються, тому реагують на початок або закінчення розтягнення (на
швидкiсть). Це диференціальні датчики. На периферії м’язевого веретена
виявлені аференти типу II – вони повільно адаптуються – тому добре
відображаютьь ступінь розтягу – чим більша ступінь розтягу, тим вища
частота iмпульсацii, що йде від цих закінчень. Поки має місце розтяг
м’яза, доти закінчення типу II вiдчувають його (частота їх iмпульсацii
пропорційна ступеню розтягу). Виділяють два типи м’язевих веретен –
ядерносумчатi і ядерноланцюговi. Як правило, у ядерноланцюгових
переважно утримуються аференти типу II (ці структури є датчиками
розтягу), а в ядерносумчатих – в основному є аференти типу 1а (вони є
датчиками швидкості).

Потік імпульсів від м’язевих рецепторів йде i в умовах спокою. У
випадку, коли відбувається розтяг м’яза, внаслідок генерації
рецепторного потенціалу частота генерації ПД зростає пропорційно
швидкості (в аферентах типу 1а) або ступеня розтягу (аференти типу II).
Далі цей потік імпульсів досягає аферентних нейронів, розташованих у
спинномозгових ганглiях. Від них інформація надходить у такі структури:
а) на альфа-мотонейрони або на вставні нейрони типу клітини Реншоу; б)
по шляху Флексига і Говерса – до мозочка; по провідних шляхах заднього
стовпа спинного мозку доходять до нейронів ядер Бурдаха і Голля,
розташованих у довгастому мозку – тут відбувається переключення, і
аксони нейронiв в складі медiального лемніскового шляху йдуть до
таламусу, до нейронів специфічного ядра для даного шляху
(вентробазальний комплекс), відкіля інформація поступає у соматосенсорну
зону кори (постцентральна звивина) і в область сільвiєвоi борозни
(відповідно, ділянки 8-1 і 8-2). Це специфічний шлях, завдяки якому ми
усвідомимо положення м’яза. Є і неспецифiчний шлях: по шляху до таламусу
інформація відходить у ретикулярну формацію, від неї – до неспецифiчних
ядер таламуса, а потім до всіх ділянок кори – дифузно, активуючи нейрони
кори. Нисхідні впливи також мають місце в цій системі. Зокрема, від
гамма-мотонейронiв, розташованих у спинному мозку, йдуть еферентнi
волокна (гамма-еференти) до iнтрафузальних м’язевих волокон (периферичні
ділянки). При збуджененні гамма-мотонейронiв відбувається скорочення
iнтрафузальних м’язевих волокон і зменшення всієї довжини м’язевого
веретена. Завдяки цьому в момент скорочення скелетного м’яза її довжина
зменшується і одночасно зменшується довжина iнтрафузальних м’язевих
волокон (веретен), тому веретено продовжує «стежити» за станом м’яза
навіть в умовах, коли м’яз скорочений. Таким чином, гамма-активація
iнтрафузальних структур дозволяє підвищити чутливість м’язевого веретена
навіть в тих умовах, коли веретено перестає «вiдчувати».

Сухожильні рецептори теж належать до первинних рецепторів: в момент
скорочення м’язів в цих рецепторах виникає деполяризацiя, величина якої
пропорційна силі, що розвивається м`язом. В умовах спокою (коли м’яз не
скорочений), від рецепторів йде фонова iмпульсацiя. В умовах напруги
(скорочення) м’язу частота iмпульсацii (за рахунок рецепторного
потенцiалу) зростає пропорцiйно величинi м`язового скорочення.
Iмпульсацiя досягає тих структур, що i аферентацiя з м`язових веретен.

ВІСЦЕРАЛЬНИЙ АНАЛІЗАТОР. IНТЕРОРЕЦЕПТОРИ

Вісцеральний аналізатор має важливе значення в процесах регуляції
діяльності внутрішніх органів: iмпульсацiя, що йде від рецепторів
внутрішніх органів, дає можливість ЦНС управляти їх діяльністю і
зберігати на належному рівні основні константи організму. Рецептори,
розташовані в органах, називаються вісцерорецепторами, або
iнтерорецепторами. Термін «iнтерорецептори» включає рецептори
вестибулярного апарата + рецептори м’язів + вісцерорецептори. Але часто
«iнтерорецептори» вживають як синонім «вісцерорецепторiв». Серед
вісцерорецепторiв розрізняють механорецептори і хеморецептори.
Механорецептори – це пресо-, баро-, волюмо- і осморецептори, рецептори
розтягу. Хеморецептори – це рецептори, що реагують на зміну хімічного
складу середовища, наприклад, хеморецептори судинних ділянок чутливі до
зміни рО2, рСОз, рН, також є рецептори, що спеціалізуються на сприйнятті
концентрації в середовищі іонів натрію (натрієві рецептори, або
натрiорецептори), глюкози (глюкозорецептори) і т.д.

Iмпульсацiя від iнтерорецепторiв надходить у довгастий мозок по волокнах
IX (язи-коглоткового) і Х (блукаючого) нервів, проходячи через чутливі
ганглiї – верхній і нижній ганглiї язикоглоткового нерва, верхній і
нижній ганглiї блукаючого нерва. Потім вона досягає ядра одиночного
нерва (ядро солiтарного тракту або вісцеросенсорне ядро), розташованого
в довгастому мозку. Звідси починається шлях, що йде через вентробазальне
(специфічне) ядро таламуса до кори, лiмбiчноi системи. У довгастому і в
середньому мозку частина інформації використовується для процесів
регуляції діяльності органів, наприклад, імпульси можуть переключатися
на вегетативні нейрони, що управляють серцем, судинами. У відповідь на
імпульси, що приходять в кору (нижній відділ постцентральної звивини)
виникають відчуття. Наприклад, у відповідь на iмпульсацiю від
хеморецепторiв при гiперкапнiї (надлишку вугільної кислоти в крові),
виникає відчуття задишки, при iмпульсацii від рецепторів «голодного»
шлунка – відчуття голоду, при збудженні осморецепторiв – почуття спраги,
при активації механорецепторiв сечового міхура або прямої кишки –
відповідно – позиви до сечовипускання і дефекацiї.

Подібно імпульсам, що йдуть від рецепторів шкіри, частина імпульсів від
вісцерорецепторiв надходить у ретикулярну формацію, від неї – у
неспецифiчнi ядра таламуса, потiм – дифузно до нейронів кори і лiмбiчної
системи. Тому при порушенні дiяльностi внутрішніх органів у людини
виникають неусвiдомленi емоційні стани негативного забарвлення,
наприклад, «безпричинний страх» і т.п. I.М.Сєченов, називаючи це темними
відчуттями, надавав велике значення потокові імпульсів від рецепторів
внутрішніх органів у визначенні настрою людини, її вчинків, дій.

Розглянемо окремі види вісцерорецепторiв.

Серцево-судинна система. У серцi є механорецептори, що реагують на
розтяг – у ендокардi, епiкардi, міокарді. Так, механорецептори правого
передсердя i усть порожнистих вен збуджуються при розтягу цих ділянок
надлишком крові. В результаті такого подразнення знижується активність
нейронів вагуса, що iнервують серце, зменшується гальмівний вплив вагуса
на серце, тому воно починає працювати з великою силою і частіше,
продуктивність серця як насоса зростає, в результаті чого тиск в правому
передсерді нормалізується, розтяг стінок передсердя й устя порожнистих
вен зменшується.

В стінці лівого передсердя містяться волюморецептори, що реагують на
зміну об’єму крові. При переповненні кров’ю лівого передсердя в
результаті збудження цих рецепторів гальмується виділення
антидіуретичного гормону, який виробляється нейронами гiпоталамуса, в
результаті чого збільшується виділення води із сечею (зростає дiурез) і
тим самим знижується об’єм крові, що циркулює.

Одне iз завдань в діяльності серця – створення певного рівня
артеріального тиску. В багатьох великих судинах є механорецептори, що
сприймають величину артеріального тиску. Вони називаються
барорецепторами або пресорецепторами. Часто вони розташовуються в місцях
бiфуркацii великих судин. Особливе значення має їх скупчення в ділянці
дуги аорти i в області розгалуження сонної артерії на внутрішню і
зовнішню ( каротидний синус). Від рецепторів дуги аорти інформація йде
по гілочці вагуса, що має назву депресорний нерв, або аортальний нерв,
або нерв Цiона-Людвига, а від каротидного синуса інформація йде по
чутливій гілочці язикоглоткового нерва – синокаротидний нерв, або нерв
Герінга. Iмпульсацiя від цих рецепторів зростає при підвищенні величини
артеріального тиску в зазначених областях. У довгастому мозку ця
інформація використовується для підвищення активності нейронів вагуса,
якi регулюють діяльність серця, і одночасно для зниження активності
нейронів вазоконстрікторного відділу судиннорухового центру. Результатом
такої діяльності є зниження рівня артеріального тиску до вихідних
значень. :

У цих же областях, як і в багатьох, є хеморецептори, що збуджуються при
недостатності кисню або надлишку вуглекислого газу (вiдповiдно –
гiпоксемiя, гiперкапнiя) і при надлишку водневих іонів (ацидоз). При
створеннi цих умов потік імпульсів, що йдуть від хеморецепторiв,
зростає, в результаті чого збільшується діяльність серця і підвищуються
хвилинна вентиляція легень. Все це приводить до нормалізації газового
складу крові, тобто до підтримки газових констант організму на
необхідному для оптимальноi дiяльностi організму рівні.

Дослідження останнiх років встановили тонку структуру каротидного
тільця, в якому сконцентровані хеморецептори. Показано, що хеморецептори
– це дендрити аферентних клітин, тіла яких знаходяться в областi
язикоглоткового нерва. Вони деполяризуються (генерують рецепторний
потенціал) у відповідь на зниження напруги кисню. Поруч із закінченнями
нерва лежать так названі гломуснi клітини, що додатково сприяють
деполяризацii дендритів при зниженні рівня кисню. Це, обумовлено тим, що
гломуснi клітини чутливi до недостатності кисню і за рахунок порівняно
щільного контакту з дендритами (через синаптичну щілину) передають
додатковий сигнал про гiпоксiю до дендриту. Це приклад первинного
рецептора з варіантом переходу у вторинний рецептор. Гломуснi клітини, в
свою чергу, одержують вплив від симпатичних волокон, в результаті чого
їх чутливiсть до гiпоксичноi дii зростає.

Легенi. У легенях є три види механорецепторiв. В регуляції діяльності
системи зовнішнього дихання беруть участь і хеморецептори судинних
областей, описані вище.

Механорецептори легень – це: 1) рецептори розтягу, 2) iрритантнi
рецептори i 3) рецептори типу J- юкстаальвеолярнi рецептори капілярів.

Рецептори розтягу збуджуються під час глибокого вдиху. Потік імпульсів
від них йде по гілках вагуса, викликає припинення акта вдиху, і зміні
вдиху на видих. Рецептори розташовані в гладких м’язах стінок
повітроносних шляхів – від трахеї до бронхів. Описаний рефлекс
називається рефлексом Герінга-Брейера.

Iррітантнi рецептори розташовані в епітеліальному і субепiтелiальному
прошарках усіх повітроносних шляхів. Особливо їх багато в області
коренів легень. Вони не є «чистими» механорецепторами: частково реагують
на пари їдких речовин – аміаку, ефіру, тютюнового диму, двоокису сірки,
а також на хімічні речовини типу гiстамiна. Iрритантнi рецептори
збуджуються при швидкому вдиху і швидкому видиху, наявності у повітрі,
що вдихається, частинок пилюки, парів їдких речовин, ряду хімічних
речовин, накопиченні у повітроносних шляхах слизу. Це збудження породжує
явище задишки – частiше і поверхневе дихання, а також припинення
дихання, наприклад, при наявності парів аміаку, кашель. Їх збудження
викликає неприємні відчуття першіння і печії. При запальних процесах у
трахеї, бронхах iрритантнi рецептори дають численні варіанти клінічної
картини прояву цього виду патології – кашель, задишку і т.п.

Рецептори типу J – або юкстаальвеолярнi рецептори капілярів –
знаходяться поблизу (юкста) капілярів малого кола кровообігу в
iнтерстицiальнiй тканині альвеол. Вони збуджуються у відповідь на
виділення ряду БАР, у відповідь на набряк тканини і викликають
задeдишку.

Нирки. Кров. Для підтримання основних констант організму (гомеостазу)
потрiбнi безпосередньо органи-виконавці і рецептори, що вловлюють
гомеостатичнi показники. Про ці рецептори відомо мало.

А) Осморецептори. Вони розташовані в багатьох тканинах і органах і
чутливі до зміни осмотичного тиску внутрішнього середовища організму, є
різновидом механорецепторiв. Збуджуються при підвищенні рівня
осмотичного тиску в крові. Морфологiчно нагадують тiльця Фатер-Паччiнi.

Розрізняють периферичні і центральні осморецептори. Центральні
осморецептори розташовані в області супраоптичного і паравентрикулярного
ядер гiпоталамуса і являють собою нейрони, що реагують на зміну
осмотичного тиску зміною частоти генерації ПД. Вони лежать на периферії
відповідних скупчень нейронів, що продукують антидiуретичний гормон
(АДГ, вазопресин). Коли осмотичний тиск знижується, продукція АДГ падає
і одночасно знижується викид АДГ із місць його збереження (задня частка
гіпофіза). Коли ж осмотичний тиск зростає, то продукція і виділення АДГ
збільшується за рахунок сигналів, що безпосередньо йдуть від цих
утворень. Центральні осморецептори одночасно є і центрами осморегуляцii.

Інформація від периферичних осморецепторiв передається по волокнах
вагуса і язикоглоткового нерва.

Б) Волюморецептори: вони призначені для оцінки об’єму рідини, що
циркулює і знаходиться в органі. Про них відомо мало. Мабуть, це
різновид рецепторів розтягу. При їх збудженні змінюються механізми
концентрування сечі, що призводить до зміни об’єму рідини в організмі.

В) В останні роки підтверджено існування натрiорецепторiв – вони
реагують на зміну рівня натрію в крові – і глюкозорецепторiв, що
реагують на зміну рівня глюкози в крові.

Інші системи.

У шлунку і кишечнику виявлені механорецептори, що реагують на об`єм
харчового хімуса і хеморецептори. Вони дозволяють регулювати діяльність
секреторних клітин і гладком`язевих клітин шлунково-кишкового тракту в
процесі травлення. Активність рецепторів шлунково-кишкового тракту
призводить до формування відчуття «голоду» і «насичення».
Механорецептори містяться в сечовому міхурі, збуджуються у відповідь на
розтяг. Їх активність породжує позиви до сечовипускання.

Значення рецепторних утворень внутрішніх органів детально буде
розглянуто у відповідних роздiлах фізіології вісцеральних систем.

Наявність вісцерального аналізатора вказує на можливість вироблення
різноманітних умовних рефлексів, що змінюють діяльність будь-якого
органа, тому що кожний із них представлений у корі.

ТАКТИЛЬНИЙ АНАЛІЗАТОР

Тактильний аналізатор служить для аналізу всіх механічних впливів, що
діють на тіло людини. Рецептори, призначені для цього, утримуються в
шкірі, зокрема, у епiдермiсi, дермі і частково в підшкірній клітковині.

Виділяють 3 основних види рецепторів:

1. Рецептори тиску, що сприймають силу механічного впливу (рецептори
сили). Морфологічно вони представлені в голій шкірі дисками Меркеля (або
клітинами Меркеля). У волосистій шкірі вони представлені дзвіноподібними
тiльцями (тактильнi тiльця Пiнкуса-Iгго або тiльця Руффiнi). Всі ці
рецептори розташовані в глибоких прошарках епiдермiсу. Вони поводяться
як пропорційні датчики: коли діє подразник, то в них відбувається
деполяризацiя (пропорційно силі впливу) – рецепторний потенціал, що
передається на дендрит аферентного нейрона і викликає в ньому
деполяризацiю (генераторний потенціал), завдяки якому в аферентному
нерві зростає частота генерації потенціалу дії пропорційно силі
подразника.

2. Рецептори дотику, або датчики швидкості – це тiльця Мейсснера, що є в
голій шкірі і у шкірі, що вкрита волоссям. Це рецептори, що швидко
адаптуються, тому вони реагують тільки на зміну сили (є датчиками
швидкості). Якщо стимул прикладається до шкіри, то в закінченнях нерва
(дендрита) тимчасово зростає частота генерації ПД, а в період дії
подразника активність нерва повертається до вихідного стану. Коли
подразник віддалиться, то знову змінюється активність нерва. Таким
чином, рецептор поводиться як диференційний датчик. Тiльця Мейсснера
розташовані у верхньому прошарку епiдермiсу, лежать поверхнево.

3. Рецептори вібрації – це датчики прискорення або датчики
синусоїдальної зміни сили. Вони реагують лише на другу похідну зміни
сили – прискорення. Морфологiчно вони представлені тiльцями Паччiнi.
Розташовані в глибоких прошарках дерми. Являють собою цибулеподiбне
утворення, в середині якого знаходиться вільне закінчення (дендрит)
аферентного нейрону. Тiльці Паччiнi – це вторинний рецептор: під впливом
вібрації відбувається деполяризацiя пластинок капсули, деполяризацiя
iндукує внутрiшньокапсулярне виділення медiатора. Цей медiатор викликає
генераторний потенціал, в результаті якого підвищується активність
(частота ПД) аферентного нерва. Вібрацію можна відчути при частотах до
200-300 Гц. Рецептори вібрації знаходяться також в окісті, у брижі (саме
на цьому об’єкті проведено багато досліджень), у суглобових сумках.

Інформація від тактильних рецепторів передається через аферентнi
нейрони, що локалізуються у відповідних спинномозкових ганглiях або в
ганглiях голови і шиї: потік імпульсів від рецепторів шкіри обличчя,
голови йде по гілочках V (трійничного), VII (лицевого) і частково IX і Х
нервів, проходячи через відповідні ганглii, наприклад, через
пiвмiсяцевий ганглiй трійничного нерва, відкіля інформація надходить по
вiдростках у складі заднього стовпа спинного мозку в ядра Голля і
Бурдаха, що знаходяться в довгастому мозку. Сюди ж надходить інформація
від рецепторів шкіри голови й обличчя. Від цих нейронів починається
медiальна петля (медiальний лемнiск), що йде до вентробазальних ядер
таламуса (специфічне ядро), відкіля iмпульсацiя надходить у
соматосенсорнi зони кори (S-1 і S-2), що знаходяться в постцентральнiй
звивинi (контрлатеральна поверхня) і області сiльвiєвоi борозни (S-2).
Для коркових нейронів лемнiскового шляху характерна чітка топографічна
організація, проекція шкірної поверхні здійснюється за принципом «точка
в точку». Проте представництво неоднакове: якщо подивитися як виглядає
сенсорний гомункул, те очевидно, що найбільше представництво характерно
для рецепторів губів, китиць рук, і значно менше – для рецепторів тулуба
і нижніх кінцівок.

Крім цього шляху існує неспецифiчний (нелемнісковий) шлях – інформація
від нейронів спинного мозку надходить у ретикулярну формацію, вiд неї –
до неспецифiчних ядер таламуса, від них – у різноманітні ділянки кори
(дифузно) для активації її нейронів. На рівні спинного мозку частина
інформації через вставні нейрони використовується для регуляції м’язевої
активності – від аферентних нейронів вона направляється до мотонейронiв
м’язів-згиначів (тому у відповідь на активацію механорецепторiв шкіри
звичайно виникає згинальний рефлекс), а також до еферентних нейронів
вегетативної нервової системи – відбувається спазм судин. Частина
інформації від шкірних рецепторів конвергує до нейронів II і III
прошарку пластин (по Рекседу), за допомогою яких здійснюється регуляція
потоку імпульсів від больових рецепторів (див. докладніше нижче).
Конвергенція на ті самі нейрони потоків імпульсів від шкірних і больових
рецепторів призводить до явища іррадіації болi в область, що знаходиться
вдалині від «хворого» органу (Зони Захарьїна-Геда). Це пов’язано з тим,
що вищі відділи мозку не можуть диференціювати – відкіля йде больовий
сигнал, тому що нейрон одержує одночасно iмпульсацiю від органа і від
шкіри.

На прикладі тактильного аналізатора можна показати деякі принципи
опрацювання інформації в головному мозку. Дійсно, для цього аналізатора
характерно, що в міру переходу на все більш високі рівні змінюються
властивості нейронів лемніскового шляху:

1. Значно збільшується площа рецептивного поля нейрона – у довгастому
мозку ця площа зростає в 2-30 разів, а в корі великих півкуль – у 15-100
разів. Це означає, що йде узагальнення ‘iнформацii від великого числа
рецепторів, У спинний мозок приходить інформація від групи рецепторів
(наприклад, із площі 5 см2) до одного нейрона. Ця площа називається
рецептивним полем нейрона. Якщо всередині цього поля діє механічний
стимул, то нейрон «знає», що десь у цій області відбулося вплив. В
процесі подальшого опрацювання площа рецептивного поля зростає,
наприклад, нейрон, що знаходиться в довгастому мозку (в області ядер
Голля або Бурдаха) одержує інформацію від рецептивного поля площею 250
см2. Втрата точності відчуття обертається для мозку полегшенням аналізу
iнформацii: більш важливий сигнал буде аналізуватися більш детально за
допомогою інших механізмів.

2. Відповіді нейронів стають усе більш тривалими – до декількох секунд.

3. В процессi аналiза на визначених етапах підключаються нейрони новизни
(їх, як відомо, багато в гiппокампi), що реагують на зміну подразників.
Це важливе придбання, що дозволяє мозку гальмувати зайву інформацію.

4. В процесі послідовного опрацювання тактильної інформації зберігається
специфічність нейронів (їхня модальність): нейрони, що аналізують потік
імпульсів від вiброрецепторiв, не приймають на себе потоки імпульсів, що
йдуть від датчиків тиску.

5. Для коркових нейронів лемнiскового шляху характерна чітка
топографічна організація – проекція шкірної поверхні за принципом «точка
в точку». Кора, в тому числі і соматосенсорна, містить 6 прошарків
нейронів. Кожний прошарок виконує свою функцію. Проте, крім
горизонтального поділу існує і вертикальний. Це було показано ще в 30-х
роках Лоренто-де-Но: у корі є так звані вертикальні стовпчики –
невеличкі по розмірах вертикально (перпендикулярно до горизонтальної
поверхні мозку) розташовані скупчення нейронів (до 105 нейронів у
колонцi), що одержують інформацію від однiєї і тієї ж точки шкіри та
старанно її аналізують. В колонцi є нейрони, що збуджуються, пізнають
лише в тому випадку, якщо сигнал несе відповідну ознаку, на який
настроєний нейрон. Завдяки такій діяльності стовпчики мозок одержує
інформацію про всі властивості стимулу, що впливає на відповідну ділянку
шкіри. Все це відбувається в первинній сенсомоторнiй зоні кори (S-1). У
вторинній сенсомоторной зоні (S-2), що знаходиться в глибині сільвiєвоi
борозни, інформація сходиться з обох половин тіла і відбувається
об’єднання і порівняння інформації. Крім того, інформація надходить в
асоціативні зони кори, в яких народжується відповідь на питання: що діє
на шкіру? Відбувається акцепція сигналу. Для цього необхідні спеціальні
нейрони, що пізнають образ. Жартома їх називають «бабусиними» нейронами,
що пізнають відому людину (бабусю, наприклад).

НЮХОВИЙ АНАЛІЗАТОР

Рецептори нюхового аналізатора закладені в слизовiй носа в ділянці
верхньої носової раковини. Вони являють собою чутливі волосковi клітини,
якi розмiщуються серед опорних клітин, включених в епітелій. Нервовi
волокна, що відходять від чутливих клітин, складають нюхові нерви, що
закінчуються нюховими цибулинами. Останні мають дуже складну будову –
складаються із шести шарів спеціалізованих нейронів, в яких відбувається
первинна переробка інформації. Аксони цих клітин направляються в
підкоркові центри, нейрони яких дають аксони, що надходять у корковi
центри – в ділянці ункус гiппокампа . Різноманітні нейрони нюхових
цибулин, як показали электрофiзiологiчнi дослідження, по-різному
реагують на пахучі речовини різного виду (в певній мірі спеціалізовані).
Класифікацію запахів не вважають вичерпною. Запахи дiляться на
квітковий, кислий, горілий, гнильний. Кожний із них має величезне число
різноманітних відтінків, сприйманих не тільки нюховими закінченнями, але
також смаковими, тактильними й іншими рецепторами. Мінімальний тиск
струменя повітря з пахучою речовиною, що проходить через носові ходи і
викликає відчуття запаху, називається порогом нюхової чутливості. Його
можна визначити за допомогою приладу – ольфактометра. Однією з найбільш
поширених теорій сприйняття запаху є стереохiмiчна. Передбачається, що
на мембрані нюхових клітин є ділянки визначеної конфігурації, що
адсорбують молекули відповідної форми. При взаємодії молекули з
рецептором у нервовому закінченні генерується потенціал, що передається
по волокнах в центри. Застосовуючи запахи різного типу, дослідники
одержували різні електрофiзiологiчнi паттерни на запахи: камфорний,
мускусний, квітковий, м’ятний, ефірний і т.д. Роль нюхового аналізатора
в людини в порівнянні з тваринами незначна.

СМАКОВИЙ АНАЛІЗАТОР

Смакові рецептори закладені в сосочках язика. Вони являють собою смакові
«бруньки». Чутливі клітини в них оточені опорними і занурені в глибину
слизової. Невеличкі заглиблення над ними заповнені слизом, в якому
містяться чутливі волоски. Вони сприймають подразнення від речовин, що
мають до них стереохімічну спорідненість. Нервове волокно, що відходять
від бруньок, формують смакові нерви – гілочки n.glossopharyngeus, chorda
tympani. Імпульси надходять у ядра поодинокого пучка довгастого мозку,
звідси нервові волокна в складі медіальної петлі досягають
дугоподібного ядра таламуса (релейне ядро), звідки інформація
передається в задню центральну звивину (перша соматосенсорна зона).
Нейрони, закладені тут, передають імпульси в кору. Розрізняють такі
основні смакові відчуття: солодке, кисле, солоне, гірке. Різні відтінки
смакових відчуттів залежать від множини додаткових смакових і нюхових
подразнень, які утворюються певними речовинами. Нюховий і смаковий
аналізатори тісно пов’язані у своїй діяльності. Обидва вони легко
адаптуються. Крім того, обидва можуть піддаватися «тренуванню» –
зниженню порогів збудливості і підвищенню чутливості до певних чинників.

* * *

На підставі викладеного резюмуємо основні механізми і принципи, що
дозволяють мозку аналізувати інформацію, яка надходить:

1. Дивергенція і конвергенція сигналів. Дивергенція призводить до
«розмивання» ін-| формації, до зниження точності сприйняття, але
дозволяє виявити сигнал. Конвергенція дозволяє звузити потік
інформації.

2. Принцип картування – проектування у відповідну точку мозку (точка в
точку) – наприклад, соматотопічна організація, ретинотопічна
організація.

3. Принцип спеціалізації нейрона – відокремлення окремих ознак стимулу
або сукупності цих ознак.

4. Принцип зберігання модальності нейрона. Це один із найважливіших
принципів, завдяки якому ми можемо відчувати кисле і солоне, запах
троянди і запах гнильного, розрізняти червоне і чорне, мелодію і
какофонію і т.п.

5. Принцип стовпчикового опрацювання інформації – у стовпчику при
наявності нейронів різної спеціалізації відбувається ретельна (яка
тільки можлива в даної людини) обробка інформації – причому обов’язково
з дотриманням принципу – від простого до складного. Мабуть, вірогідно, у
деяких людей розвиток стовпчикового аналізу досягає максимуму. Наприклад
– художники, які здатні диференціювати багато відтінків кольорів,
дегустатори парфум, вин, страв і т.п.

6. Асоціативний спосіб опрацювання інформації: при його відсутності
виникають ілюзії – зорові, слухові, тактильні, так як кожний аналізатор
працює незалежно один від одного. Але взаємна робота, наявність
нейронів, які аналізують інформацію, що надходить, із «позицій»
полімодальності, дає можливість мозку реально відображати зовнішній
світ, незважаючи на недосконалість органів чуття. В цьому плані важлива
роль нейронів кори, що «доповнюють» події, дозволяють змінювати відчуття
відповідно до інформації, що надходить від інших рецепторів. Тому
обернене зображення на сітківці нейронами кори перевертається в
свідомості і виникає правильне уявлення про навколишній світ. Таке
значення взаємодії різних аналізаторів, яка здійснюється в асоціативних
ділянках кори за участю структур, відповідальних за процеси
узагальнення. сигнальна система дійсності, що процесли узагальнення.

Зауваження відносно процесів адаптації аналізаторів.

Існують центральні і периферичні механізми адаптації, тобто зниження
чутливості аналізатора. Про периферичні механізми вже говорилося вище.
Наприклад, рецептори дотику і рецептори вібрації – це типовий приклад
рецепторів, що швидко адаптуються. Але існують і центральні механізми,
які дозволяють регулювати чутливість аналізаторів. Наприклад, адаптація
до запахів зумовлена не розвитком адаптації в рецепторах, а розвитком
гальмування в центральних нервових ланцюгах нюхової сенсорної системи.
Зумовлено це тим, що в нюхових цибулинах, де йде опрацювання інформації
від рецепторів, наявні гальмівні клітини, активація яких із сторони
вищерозташованих структур мозку, призводить до блокади проведення
імпульсів від нюхових рецепторів. В слуховому аналізаторі є гальмівні
волокна, які знижують чутливість волоскових клітин до звукового
стимулу .

Лекція на тему :

«Фізіологічні основи болю та знеболення»

План лекції

Значення болю.

Механізм больових відчуттів.

Ноцицептивна та антиноцицептивна системи мозку.

Фізіологічні основи знеболення.

Біль – це відчуття, що виникає при дії на організм пошкоджуючих
чинників. Це відчуття є важливим для організму, тому що повідомляє про
наявність чинника, що ушкоджує.

МЕХАНІЗМ БОЛЬОВИХ ВІДЧУТТІВ

Існують специфічні рецептори, що сприймають дію ушкоджуючого агента, у
відповідь на що і виникає відчуття болю. Їх називають больовими
рецепторами. У зв’язку з тим, що почуття болю – це поняття, характерне
для людини, а не для тварин, запропоновано називати ці рецептори –
ноцицепторами (від лат. – ноцiо – краю, ушкоджую). Ці рецептори
розташовані в шкірі, м’язах, у суглобах, окісті, підшкірній клітковині і
у внутрішніх органах і являють собою вільні нервові закінчення,
розгалуження дендрита аферентного нейрона, що несе імпульси в спинний
(або довгастий – від рецепторів голови) мозок. Існують 2 вида
ноцицепторів: механоноцицептори і хемоноцицептори. Перші збуджуються під
впливом механічних впливів, в результаті яких підвищується проникність
мембрани закінчень для іонів натрію, це призводить до деполяризацii
(рецепторний потенціал), що викликає генерацію потенціалів дії в
аферентному волокні. Хемоноцицептори реагують на хімічні речовини, в
тому числi на надлишок водневих іонів, надлишок іонів калію, а також на
впливи брадикiнiна, гiстамiна, соматостатина, речовини Р. Чутливiсть
хемоноцицепторiв до цих ноцигенних чинників різко зростає під впливом
модуляторів, наприклад, простагландинів типу ПГЕ1, ПГЕ2, ПГФ2-альфа. От
чому ненаркотичнi анальгетики аспірин, амiдопирин, анальгiн здійснюють
свій ефект: вони здатні блокувати синтез простагландинiв і тим самим
знімати підвищену збудливість хемоноцицепторiв.

НОЦИЦЕПТИВНА ТА АНТИНОЦИЦЕПТИВНА СИСТЕМИ МОЗКУ

Iмпульсацiя від ноцицепторiв йде по специфічних провідних шляхах, що
починаються нервовими волокнами типу А-дельта і С. Волокна типу А-дельта
проводять збудження зі швидкістю 4-30 м/с, а волокна типу С – із
швидкістю 0,4-2 м/с. Тому у відповідь на больове подразнення людина
спочатку відчуває миттєво гострий точно локалізований біль, а в
наступному – тупий без чіткої локалізації біль. Отже, перше відчуття
виникає у відповідь на iмпульсацiю по швидких волокнах (А-дельта), а
друге – по повільних.

В спинному мозку відбувається переключення iмпульсацiї на нейрони, що
дають початок спиноталамiчному шляху (передньобоковий шлях). Ці нейрони
лежать у V прошарку (по Рекседу), тому їх часто називають нейронами V
пластини або просто – нейрони V. Ці нейрони дають аксони, що, перейшовши
на контрлатеральну область спинного мозку, йдуть транзитом через
довгастий і середній мозок і доходять до таламуса – до його специфічних
ядер, зокрема, до вентробазального ядра, тобто до того ж ядра, до якого
приходять імпульси від тактильних рецепторів шкіри і від
пропрiорецепторiв. Від специфічних ядер iмпульсацiя надходить у
соматосенсорну кору – у первинну – S-1 і у вторинну проекційну
соматосенсорну кору S-2. Ці ділянки знаходяться відповідно в області
постцентральної звивини і у глибині сiльвiєвої борозни. В цих ділянках
мозку відбувається аналіз імпульсної активності, усвідомлення болю. Але
остаточне відношення до болю виникає за участю нейронів лобної ділянки
кори. Завдяки цим нейронам навіть надмірний потік iмпульсацiї від
ноцицепторiв може сприйматися як слабкий подразник і навпаки. Одночасно
потік iмпульсацiї від ноцицепторiв на рівні довгастого і середнього
мозку відходить по коллатералям у ретикулярну формацію, від неї – до
неспецифічних ядер таламуса, від них – до всіх ділянок кори (дифузна
активація нейронів усіх ділянок кори), а також досягає нейронів
лiмбiчної системи. Завдяки цій інформації больова iмпульсацiя набуває
емоційного фарбування – у відповідь на больову iмпульсацiю виникає
почуття страху, почуття болю та інші емоції.

На рівні спинного і довгастого мозку частина імпульсів, що йдуть від
ноцицепторiв, по коллатералям досягає мотонейронів спинного і довгастого
мозку і викликає рефлекторні відповіді, наприклад, згинальнi рухи. Тому
у відповідь на больовий подразник людина вiдсмикує кiнцiвку від
подразника. Частина інформації від ноцицепторiв на рівні спинного і
довгастого мозку по коллатералям надходить до еферентних нейронів
вегетативної нервової системи, тому виникають вегетативні рефлекси у
відповідь на больовий подразник (наприклад, спазм судин, розширення
зіниці).

Отже, у сприйнятті больових імпульсів і в створенні відчуття болю беруть
участь багато структур мозку, що об’єднують в поняття «ноцицептивна»
система. Якщо заблокувати потік імпульсів на якій-небуть ділянці їх
передачi, то больова реакція знижується. Таким способом вдасться
позбутися від больових відчуттів при використанні наркотиків типу
інгаляційних наркотичних засобів (ефір, закис азоту), при дії етилового
спирту. Вважають, що ефір блокує передачу збудження у синапсах,
пригнічує активність ретикулярної формації і тим самим знижує потік
ноцицептивної iмпульсацii.

Представлена схема ноцицептивного аналізу, проте, не цілком пояснює всі
факти, що стосуються сприйняття больових подразнень. Так, відомо, що в
ряді випадків пошкоджуючі впливи, що в звичайних умовах призводять до
больового шоку, можуть не викликати больових відчуттів. Наприклад, в
Індії відомий обряд: об’їзд сіл «обранцем Бога». «Обранець» знаходиться
в підвішеному стані за допомогою гаків, що пронизують шкіру і м’язи
«обранця» (як тушу м’яса). В’їжджаючи в чергове село, «обранець» повисає
на цих гаках і передає послання від Бога. При цьому він не відчуває
гострого болю (Р. Мелзак). Описуються й інші явища, наприклад, обряд
самокатування при виконанні танка Сонця в індіанців
північно-американських рівнин, під час якого шомполами вириваються
шматки м’яса з грудей танцюючого. Р. Мелзак описує обряд «кувади» – під
час родів чоловік лягає в постіль і стогне, начебто він самий відчуває
пологовий біль. В найважчих випадках (патологічні роди) чоловік
залишається лежати в постелі разом із дитиною, щоб відновити сили від
страшного іспиту, а породілля відразу іде в поле працювати. Інші
приклади: Кашпіровський проводить психотерапевтичне знеболювання, в тому
числі на відстані, з використанням телеканала з Києва в Тбілісі, під час
якого проводиться хірургічна операція без використання наркотичних
засобів. Описуються приклади використання аурикулярної акупунктури для
проведення тотальної резекції шлунка, для операції на щитовидній залозі.
Повідомляється про успішне використання проти болю трансшкiрної
електростимуляцiї або механічного подразнення окремих ділянок шкіри,
наприклад, за допомогою iпплiкатора Кузнєцова.

Як же пояснити всі ці випадки, а також випадки фантомного болю (кiнцiвка
видалена, наприклад, із приводу гангрени стопи, а хворий постійно
відчуває біль у пальцях видаленої стопи), каузалгiї (пекучі болі, що не
проходять)? Потрібна теорія болю. Історично було три варіанти теорії
болю . Найперша – це теорія специфічних шляхів. Вона пояснює виникнення
болю як результат аналізу імпульсів, що йдуть по специфічних шляхах від
специфічних рецепторів – ноцицепторiв. Чим інтенсивніше потік імпульсів,
тим сильніше відчуття болю. Теорія бере свій початок від Р. Декарта, що
намагався відповісти на запитання – як реагує організм на больовий
подразник. Проте ця теорія не може пояснити факти, перераховані вище.

2. «Теорія паттерна» або теорія уяви. Вона припускає, що не існує
специфічних больових рецепторів і больових шляхів. Біль виникає кожен
раз тоді, коли в мозок надходить достатньо великий потік різноманітних
імпульсів, що перевищує деякий критичний рівень. Біль – це відчуття, що
виникає на надмірний потік імпульсів, що йдуть від різних рецепторів
наприклад, від шкірних, смакових, звукових і інших рецепторiв. Проте ця
теорія теж не спроможна пояснити багато фактів.

3. У 1965 році Р. Мелзак запропонував гіпотезу «механізму ворiт»: вона
пояснювала появу больових вiдчуттiв як реакцію мозку на потік імпульсів,
що йдуть по специфiч них шляхах від специфічних (ноцицептивних)
рецепторів, за умови, що цей потік перевищує деякий критичний рівень. У
цій гіпотезі постульовано, що на рівні спинного мозку (а в сучасних
концепціях – думають, що й у таламусi) є спеціальний «механізм ворiт»,
що регулює проходження імпульсів від ноцицепторiв до вищих відділів
мозку. Р. Мелзак скористався даними морфологів про наявність у спинному
мозку желатинозної субстанції – це скупчення нейронів, що знаходяться в
2-й і 3-й пластинах по Рекседу. Відповідно, по Р. Мелзаку, ці нейрони
являють собою гальмiвнi нейрони, що впливають на передачу ноцицептивних
імпульсів, що йдуть від аферентного нейрона (спинномозкового ганглiя) до
нейронів спинного мозку, що дає початок спиноталамiчному шляху. Коли
нейрони 2-3 збуджуються, вони гальмують передачу ноцицептивних імпульсів
і тому знижують інтенсивність потоку цих імпульсів до мозку. Якщо цей
потік зберігається достатньо високим, то людина відчуває відчуття болю.
Таким чином, «воротами» служать нейрони желатинозної субстанції. Їх
активність як гальмiвних структур може підтримуватися принаймні 3
способами.

1. За рахунок імпульсів, що йдуть від механорецепторiв шкіри: коли
збуджуються рецептори тиску, дотику (швидкості) і вібрації, то частина
імпульсів від них, по шляху в довгастий мозок, надходить до нейронів
желатинозної субстанції і активує їх. В результаті гальмiвна
активність цих нейронів зростає і тим самим блокується проведення
больових сигналів від ноцицепторiв. Саме цей механізм лежить в основі
ефективності трансшкiрної електростимуляцii (використання
нейростимуляторiв) і механічного подразнення шкіри (iпплікатори
Кузнєцова) як засіб знеболювання.

2. Активність цих нейронів може також підвищуватися під впливом
супраспинальних структур. При подразненні багатьох структур мозку може
відбуватися гальмування проведення ноцицептивної інформації через
«ворота». Так, лобна доля, хвостате ядро, ядра таламуса, нейрони
мозочка, гiпоталамiчнi центри, ряд скупчень середнього мозку, в тому
числі (це найбільше активне місце) – центральна сіра околопровiдна
речовина (ЦСОР), червоне ядро, чорна субстанція, структури довгастого
мозку – велике клiтинне, гiгантоклiтинне і парагiгантоклiтинне ядра
ретикулярноi формації. Ці структури активують нейрони 2-3 желатинозної
субстанції і тим самим гальмують проведення ноцицептивної інформації.
Крім того, у цих же структурах може зростати активність клітин, що
продукують ряд речовин (див. нижче), що через кров і ліквор можуть
гальмувати ноцицептивне проведення в області «ворiт».

3. До таких речовин вiдносяться ендогенні пептиди (ендогенні опiати), що
подібно морфіну, викликають яскраво виражений знеболюючий ефект – це
ендорфiни (альфа-, бета-, гамма-, але самий активний із них
бета-ендорфiн), енкефалiни (вони теж неоднорідні), динорфiни. Ендогенні
опiати, або опiоiди, взаємодіють із специфічними рецепторами – опiатними
рецепторами і здійснюють свій вплив або на нейрони 2-3 желатинозної
субстанції, або блокують передачу ноцицептивних імпульсів в інших точках
ноцицептивної системи. Відомо, що опiатнi рецептори бувають різних
видів: мю, сигма, дельта, епсiлон, каппа. Морфін (алкалоїд опію, соку
маку) взаємодіє переважно з мю-рецепторами, енкефалiни – із
дельта-рецепторами, бета-ендорфіни – із епсiлон-рецепторами, дiнорфiн і
неодiнорфiн – із каппа-рецепторами, а речовина СКФ 10047 – із
сігма-рецепторами (Фармакологія, п.р. Д. Р. Харкевича, 1987 р.).

Показано, що якщо людині введений налоксон – блокатор опiатних
рецепторів, то в нього підвищується больова чутливість; стимули, що
звичайно сприймалися як механічні впливи на шкіру, тепер сприймаються як
больові. Це вказує на те, що в звичайних умовах існує виражений
знеболюючий вплив ендогенних опiатiв.

Крім опiатiв анальгезуючою дією володіють:

1. Нейротензин – полiпептид, синтез якого дуже широко представлений в
ЦНС. Його ефект сильніший, чим ефект ендогенних опiатiв.

2. Окситоцин, вазопресин (АДГ) мають слабковиражений анальгезуючий
ефект.

3. Достатньо виражений анальгезуючий ефект у серотоніна.
Серотонiнергiчнi нейрони довгастого мозку саме завдяки цьому спроможні
гальмувати ноцицептивну iмпульсацiю.

4. Адреналін: під час стресу його викид з мозкового шару наднирникiв
зростає і при цьому спостерігається анальгезуючий ефект. Приклади з
спортивної хронiки: покалічений, травмований спортсмен у полум’ї
боротьби майже не відчуває біль.

Всі нейрони, що виробляють зазначені речовини, і нейрони, що здійснюють
безпосередньо супраспiнальнi впливи на нейрони 2-3 желатинозної
субстанції, об’єднані в антиноцицептивну систему.

Ця система грає важливу роль в забезпеченні одержання інформації про
наявність в середовищі ушкоджуючого впливу. Коли організм вперше
зустрічається з ушкоджуючим агентом, то гальмування інформації є
недоцiльним. В наступному підвищується активність антиноцицептивної
системи, яка частково знижує інтенсивність больового впливу.

На думку Калюжного Л. В. (1984 р.), будь-який стимул, що не викликає
пошкодження організму, теж викликає активацію антиноцицептивної системи,
в тому числі – виділення порції ендогенних опiатiв – ендорфiна,
енкефалiна – і тем самим як би нагороджує організм «пряником» –
знеболюючою речовиною, що до того ж викликає ейфорію. Антиноцицептивна
система – це свого роду система нагородження. Вона заохочує дослідницьку
діяльність організму, спрямовану на активну зустріч із будь-якими
подразниками. В даний час теорія «ворiт», або механізму «ворiт»,
одержала загальне визнання, хоча і вона не все може пояснити до кінця
(наприклад, явище фантомного болю, каузалгiї).

ФІЗІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ЗНЕБОЛЕННЯ

З позицій теорії «ворiт», ефективність акупунктурного знеболювання
пояснюється тим, що при цьому йде iмпульсацiя в антиноцицептивну
систему, зокрема, відбувається активація центральноi сіроi
околоводопровiдноi речовини (ЦСОР), в результаті чого гальмується потiк
ноцицептивної iмпульсацiї – як за рахунок прямого впливу ЦСОР на нейрони
2-3 желатинозної субстанції, так і за рахунок опосередкованого впливу:
показано, що при акупунктурi підвищується утримання в крові ендогенних
опiоiдiв. Думають, що подібний ефект має місце при використанні
черезшкiрної електростимуляцiї не тільки за рахунок активації шкірних
рецепторів, але і за рахунок підвищення активності ЦСОР.

Відповідно до теорії Р. Мелзака, ноцицептивнi імпульси теж впливають на
активність нейронів желатинозної субстанції (нейронів 2 і 3 шарів по
Рекседу) – вони гальмують ці нейрони (за допомогою інших гальмiвних
нейронів) і тим самим знiмають гальмуючу дію желатинозної субстанції на
проведення ноцицептивноi iмпульсацii. Таке явище називається
полегшенням. Якщо потік імпульсів ноцицептивного походження дуже
високий, то ні хімічні речовини, ні інші компоненти антиноцицептивної
системи не спроможні гальмувати потік і тому виникає відчуття болю.

В даний час розроблені методики знеболювання, в тому числі, на основі
уявлень про механізми больових відчуттів та існування антиноцицептивної
системи.

Лекція на тему:

«ФІЗІОЛОГІЯ СЛУХОВОЇ, ВЕСТИБУЛЯРНОЇ ТА ЗОРОВОЇ АНАЛІЗАТОРНИХ СИСТЕМ»

План лекції

Загальний план будови, механізм сприйняття звуків та переробка
інформації у слуховій аналізаторній системі.

Вестибулярний аналізатор.

Зорова аналізаторна система (загальний план будови, обробка інформації в
центрах, теорії кольрового зору)

СЛУХОВИЙ АНАЛІЗАТОР

Слуховий аналізатор призначений для сприйняття звукових коливань.

До того, як досягти рецепторів, що реагують на ці коливання, хвилі
повинні пройти цілий ряд спеціалізованих периферичних пристроїв,
розташованих у зовнішньому і середньому вусі.

Зовнішнє вухо складається з вушної раковини і зовнішнього слухового
проходу, що відгороджується барабанною перетинкою від середнього вуха.
Зовнішній слуховий прохід вловлює і направляє звукові коливання до
барабанної перетинки, підтримує сталу температуру і вологість в
слуховому проході поблизу барабанної перетинки незалежно від змін цих
показників у навколишньому середовищі, що особливо необхідно для
зберігання пружнiх властивостей барабанної перетинки.

Барабанна перетинка – це тонкостінна мамбрана, яка не має власної
частоти коливань.

Середнє вухо містить ланцюг сполучених між собою кісточок: молоточка,
кувадла і стременця. Стременце є самою легкою кісточкою у всьому
організмі людини. Ручка молоточка прикріплена до барабанної перетинки,
короткий його важіль з’єднаний з кувадлом, сполученим з стременцем, що
контактує з мембраною овального вікна. Слуховi кісточки утворюють
систему важелів, які забезпечують ефективну передачу звукових коливань
із повітряного простору зовнішнього слухового проходу до внутрішнього
вуха.

Площа поверхні барабанної перетинки значно переважає над площею мембрани
овального вікна. Внаслідок чого спеціальна система важелів, створена
зчленуванням слухових кісточок, а також розходження в розмірах
ефективної поверхні мембрани овального вікна і барабанної перетинки
створюють умови для зростання тиску, що діє на мембрану овального
вікна, яка приблизно в 20 разів бiльше від тиску, що діє на барабанну
перетинку.

Середнє вухо містить спеціальний механізм, що складається з двох м’язів:
м’яз, що напружує барабанну перетинку і стременцевий м’яз. Перший
прикріплений до ручки молоточка, інший – до стременця. Обидва м’язи
охороняють внутрішнє вухо від ушкоджень, що могли б виникнути при дії
надмірно сильних звукових подразників. Рефлекторне скорочення цих м’язів
при дії дуже сильних звуків зменшує амплітуду коливальних рухів слухових
кісточок і барабанної перетинки, що призводить до зменшення звукового
тиску на ділянку овального вікна і запобігає пошкодженням кортiєвого
органу.

Тиск повітряного простору в порожнині середнього вуха близький до
атмосферного, що служить необхідною умовою для нормальних коливань
барабанної перетинки. Зрiвнянню тиску сприяє евстахiєва труба, що
з’єднує носоглотку з порожниною середнього вуха. Вирiвнювання тиску в
порожнині середнього вуха відбувається під час акту ковтання, коли
стінки евстахiєвої труби розходяться і атмосферне повітря потрапляє в
барабанну порожнину. Це особливо важливо при різких перепадах тиску (при
підйомі або спуску на літаку, у швидкісному ліфті).

Внутрішнє вухо з’єднане із середнім за допомогою овального вікна, до
якого прикріплена підніжна платівка стременця. Внутрішнє вухо містить
рецепторний апарат двох аналізаторів: вестибулярного (присінок і
напівколові канали) і слухового, до якого відноситься завитка з
кортiєвим органом. У цьому роділі буде розглянута лише будова і функція
завитки, що містить звукосприймаючий рецепторний апарат.

Завитка утворює 2,5 витки. Кістковий канал завитки розділений двома
мембранами: вестибулярною і рейснеровою, або базилярною, на три канали
або східці. Верхній канал зветься scala vestibuli, нижній – scala
tympani. Між ними розташована scala media, або завитковий хід. Біля
верхівки завитки верхній і нижній канали з’єднані між собою за допомогою
гелiкотреми. Єдиний канал, що включає в себе овальне вікно, верхню і
нижню драбину, сполучені гелiкотремою, закінчується круглим вікном.
Верхній і нижній канали завитки заповнені перилiмфою, а середній –
ендолiмфою. Перилiмфа нагадує плазму крові і цереброспинальну рідину, в
якій переважає вміст іонів натрію. Ендолiмфа відрізняється від перилiмфи
високою концентрацією іонів калію, наближаючись по хімічному складу до
внутрішньоклітинної рідини.

Основна мембрана складається з еластичних волокон, слабко натягнутих між
кістковим спіральним гребінцем і зовнішньою стінкою завитки, що створює
умови для коливальних рухів волокон мембрани. На основній мембрані в
середнiх сходах розташований рецепторний апарат, що сприймає звуки –
кортiєвий орган. Кортiєвий орган складається з чотирьох рядів волоскових
клітин. Поверх волоскiв, якi омиваються ендолiмфою, лежить, торкаючись
до них, покривна, або текторiальна мембрана.

Проведення звукових коливань у завитці. Звукова хвиля, дiючи на систему
слухових кісточок середнього вуха, призводить у коливальні рухи мембрану
овального вікна, що, прогинаючись, викликає хвилеподібні переміщення
перилiмфи верхнього і нижнього каналів, що поступово згасають у напрямку
до вершини завитки. Коливання перилiмфи передаються на вестибулярну
мембрану, а також на порожнину середнього каналу, приводячи в рух
ендолiмфу і базилярну мембрану. Встановлено, що при дії на вухо звуків
низької частоти (до 1000 Гц) відбувається зсув базилярної мембрани на
всьому її протязі від основи до верхівки завитки. При збільшенні частоти
звукового сигналу відбувається коливання стовпа рідини ближче до
овального вікна. Деформуючись, базилярна мембрана зміщує волоски
волоскових клітин відносно текторiальної мембрани. В результаті такого
зсуву виникає збудження волоскових клітин. Існує пряма залежність між
амплітудою зсуву основної мембрани і кількістю що втягуються в процес
збудження нейронів слухової кори. Електрофiзiологiчнi дослідження
показали, що середній канал завитки має позитивний заряд щодо верхнього
і нижнього каналів. Це – ендокохлеарний потенціал завитки. Він
зумовлений різницею концентрацій іонів калію і натрію в ендо- і
перелімфі .Ендокохлеарний потенціал створює критичний рівень
деполяризації волоскових клітин, тому незначні коливання ендолімфи
призводять до виникнення збудження у волоскових клітинах. У цьому,
певне, і складається основне функціональне його значення. Розрізняють
три види електричних реакцій у внутрішньому вусi: 1) мікрофонний ефект,
2) сумацiйний потенціал, 3) потенціал дії слухового нерва.

Вперше мікрофонний ефект завиткибув отриманий Е. Уівером і С. Бреєм у
1930 р. В експерименті на котах було показано, що, якщо в завитку ввести
електроди, сполучені з підсилювачем і гучномовцем, розташованим в іншому
приміщенні, а потім на вухо котові вимовляти різні слова, то
експериментатор, знаходячись біля гучномовця може почути ці слова.
Мікрофонний ефект завитки виникає у відповідь на зсув текторіальної
мембрани відносно волоскових клітин, за формою і частотою нагадуючи
форму звукових коливань. Походження мікрофонного ефекту зв’язують із
механохiмiчними перетвореннями у волоскових клітинах кортiєвого органа,
ушкодження якого призводить до зникнення мікрофонного ефекту.
Високоамплiтуднi потенціали відводять від тієї частини завитки,
резонансна частота якої одинакова з частотою дiючих на вухо звукових
коливань. Мікрофонний потенціал реєструється ще якийсь час після смерті
тварини, але його частотні й амплітудні характеристики зменшуються.

Місцем виникнення мікрофонного потенціалу є ділянка корінців волоскiв
рецепторних клітин. Звукові коливання, що діють на внутрішнє вухо,
накладають мікрофонний ефект на ендокохлеарний потенціал, викликаючи
його модуляцію.

Сумарний потенціал відрізняється від мікрофонного потенціалу тим, що
відображає не форму звукової хвилі, а її огинаючу і виникає при дії на
вухо високочастотних звуків.

Потенціал дії слухового нерва генерується в результаті електричного
збудження, що виникає у волоскових клітинах.

Електронно-мікроскопічні дослідження показали наявність синаптичних
контактів між волосковими і сенсорними клітинами. Існує хімічний спосіб
передачі збудження з волоскових клітин на волокна слухового нерва.
Потенціал дії в нервових закінченнях реєструється через 0,5-1,0 мс після
виникнення мікрофонного ефекту, що також свідчить на користь синаптичної
передачі збудження.

Сприйняття звуків різної частоти (теорії слуху). В даний час поширена
теорія просторового кодування сприйняття висоти тонів (теорія хвилі,яка
біжить, Бекеші). Згідно цієї коцепції, волосковi клітини, розташовані на
базилярнiй мембрані в різних ділянках завитки, мають різну лабільність,
що впливає на сприйняття звуків високої і низької частоти (настроювання
волоскових клітин на звуки різноманітної частоти).

Провідні шляхи і центри слухового аналізатора. Нейрони першого порядку
слухового шляху входять до складу спірального ганглія завитки.
Центральні вiдростки клітин спірального ганглiя утворють слуховий, або
кохлеарний, нерв. Периферичні вiдростки цих клітин йдуть у напрямку до
кортiєвого органа. Кохлеарний нерв в складі VIII пари черепно-мозкових
нервів входить у довгастий мозок і закінчується на клітинах кохлеарних
ядер (нейрони другого порядку). Три його ядра складають так званий
кохлеарний комплекс. Завитка представлена в ядрах кохлеарного комплексу
таким чином, що волокна, що йдуть від верхівки, закінчуються у
вентролатеральному відділі комплексу; тi ж, якi йдуть від основи завитки
– в його дорсомедiальних ділянках. Від нейронів кохлеарних ядер
починається висхідний слуховий шлях, що ділиться на iпсi- і, більш
потужний, контрлатеральний пучок волокон. Контрлатеральнi волокна
закінчуються на клітинах верхньої оливи. Аксони нейронів верхньої оливи
разом із непереключенними волокнами проходять в складі латеральної
петлі. Одна частина волокон латеральної петлі досягає ядер нижніх
горбків чотиригорбикового тіла, в яких знаходяться нейрони III, IV та V
порядків. Інша частина волокон латеральної петлі проходить, не
переключаючись, до внутрішнього колінчатого тіла зорового горба даної
сторони, що є останньою релейною ланкою висхідного слухового шляху. Від
внутрішніх, або медіальних, колінчатих тіл волокна досягають клітин
слуховой кори, закінчуючись у верхній частині скроневої ділянки мозку
(поля 41 і 42 по Бродману).

Нисхiднi шляхи слухового аналізатора починаються від клітин слухової
кори, переключаються послідовно в медіальних колінчатих тілах зорового
горба, задніх горбках чотиригорбикового тіла і верхньооливарному
комплексі. Потім вони входять в кохлеарний нерв, досягаяючи волоскових
клітин кортієвого органу.

Переробка інформації в центрах слухового аналізатору. Функція окремих
частин провідної системи слухового аналізатору полягає в наступному.
Клітини кортієвого органу кодують інформацію. Нижні горбки
чотиригорбикового тіла відповідають за відтворення орієнтовного рефлексу
на звукове подразнення (поворот голови і очей в бік джерела звуку).
Слухова кора приймає активну участь в опрацюванні інформації, пов’язаної
з аналізом звукових сигналів, з процесом диференцiювання звуків,
фіксацією початкового моменту звуку, розрізнення його тривалості.
Слухова кора відповідальна за створення комплексного уявлення про
звуковий сигнал, що надходить в обидва вуха роздільно, а також за
просторову локалізацію звукових сигналів. Нейрони, що беруть участь в
опрацюванні інформації, що йде від слухових рецепторів, спеціалізуються
по виділенню (детектуваню) відповідних ознак. Особливо це
диференцiювання властиво нейронам слухової кори, розташованим у верхнiй
скроневiй звивинi. Тут є стовпчики нейронів, що аналізують інформацію,
яка надходить. Серед нейронів слухової кори виділяють так звані прості
нейрони, функції яких – вичленування інформації про чисті звуки. Є
нейрони, що збуджуються тільки на визначену послідовність звуків або на
визначену амплітудну їх модуляцію. Є нейрони, що дозволяють визначити
напрямок звуку. Тобто в корі здійснюється складний аналіз звукового
сигналу. Проте уявлення про мелодію виникає в асоціативних ділянках
кори, в яких здійснюється складний аналіз інформації, що надходить і на
основі інформації, яка зберігається в пам’яті.

Тривалий вплив надпорогового звуку викликає стомлення слухового
аналізатора, що виражається в значному зниженні слухової чутливості і
уповільненого її відновлення. Так, в осіб, що працюють в шумних цехах,
спочатку виникає стомлення слуховой системи, а потім може розвитися
глухуватість, що супроводжується змінами у волоскових клітинах
кортієвого органу.

В механізмі слуховой адаптації беруть участь як периферичні, так і
центральні відділи слухового аналізатора. Ослаблення розглянутого вище
рефлексу м’язів середнього вуха лежить в основі адаптивних механізмів
периферичного відділу слухового аналізатора. Значну участь в механізмах
адаптації приймають центральні відділи слухового аналізатора. І,
зокрема, було показано, що слухова адаптація регулюється корою,
ретикулярними структурами стовбура мозку і заднім гiпоталамусом.

Слуховая орієнтація в просторі відбувається двома шляхами. В першому
випадку визначається місце розташування самого джерела звуку (первинна
локалізація), в другому – відбувається сприйняття відбитих від
різноманітних об’єктів звукових хвиль. Таким об’єктом може бути тварина
або людина. Це так звана вторинна локалізація звуку, або ехолокацiя. За
допомогою ехолокацiї орієнтуються в просторі деякі тварини (дельфіни,
кажани), а також люди, що втратили зір, або з нормальним зором, але в
умовах темноти. Просторове сприйняття звуку можливе при наявності
бiнаурального слуху (спроможність визначити мiсцезнаходження джерела
звука одночасно правим і лівим вухом). При односторонній глухоті
визначення місця розташування джерела звуку одним вухом полегшується
поворотом голови вбік джерела звуку, локалізація якого в просторі
відбувається шляхом зіставлення малюнка збудження в різноманітних
частинах слухової системи. Кiрковий кінець слухового аналізатора грає
істотну роль в локалізації джерела звуку в просторі. Так, двостороннє
видалення слухової кори призводить до значних порушень просторового
слуху.

ВЕСТИБУЛЯРНИЙ АНАЛІЗАТОР

Адекватним подразником для рецепторів вестибулярного апарату – для
волоскових клітин макул (вони розташовані у вестибулумi) і волоскових
клітин гребінців (знаходяться в розширеній частині ампул пiвкружих
каналів) є відповідно лінійне і кутове прискорення (прискорення
Корiолiса). Макули розташовані в маточцi i у мiшечку. Рецепторні клітини
– волосковi. Вони мають волоски, що занурені в желеподібну масу, що
містить кристали солі (отолiти). Коли, наприклад, голова нахиляється
вліво, то відбувається зміна положення маточки (вона лежить
горизонтально в умовах нормального положення голови), а за рахунок
лінійного прискорення відбувається зсув отолiтiв і разом із ними – зсув
волоскiв клітин. Це викликає деполяризацiю волоскової клітини (мабуть,
підвищується проникність для іонів натрію). У відповідь на цю
деполяризацiю (рецепторний потенціал) відбувається виділення медiатора
(його природа невідома), що викликає на закінченнях дендрита аферентного
нейрона деполяризацiю (генераторний потенціал), в результаті чого
підвищується iмпульсацiя в аферентному нейроні. (Отже, це приклад
вториного рецептора.) Аферентний нейрон розташований у вестибулярному
ганглii. Сигнал від нього йде в довгастий мозок. Тут розташовані 4
вестибулярнi ядра: верхнє (ядро Бехтерева), нижнє (ядро Роллера),
медiальне (ядро Швальбе) і латеральне (ядро Дейтерса). В ці ж ядра
приходить інформація від волоскових рецепторів мiшечка (вiн розташований
вертикально, тому в ньому iмпульсацiя зростає при нахилах вперед або
назад), а також від волоскових клітин гребінців ампул (адекватний
подразник для них- -кутове прискорення, тому що збудження виникає
тільки на початку руху або в момент його закінчення).

Від вестибулярних ядер довгастого мозку починаються важливі шляхи:

1. Вестибулоспинальний, що передає інформацію від вестибулярного апарата
на мотонейрони спинного мозку і тим самим сприяє збереженню рівноваги
під час руху.

2. Вестибулоокулярний шлях – цей шлях використовується для регуляції
активності м’язів ока під час руху. Завдяки цьому, незважаючи на всілякі
переміщення тіла, на сітківці зберігається об’єкт спостереження.

3. Вестибуломозочковий шлях – йде до мозочка і несе туди інформацію про
положення тіла в просторі. Це важливий канал зв’язку, що забезпечує
разом із вестибулоспинальним трактом регуляцію м’язевого тонусу під час
ходьби, переміщення. До речі, від аферентних нейронів вестибулярного
ганглiя частина волокон транзитом проходить у мозочок, не перериваючись
у довгастому мозку. Таким чином, для мозочка вестибулярна інформація має
дуже важливе значення.

4. Лемнісковий шлях – від вестибулярних ядер інформація йде також до
специфічних ядер таламуса (по лемнісковому шляху), а від них – у кору –
в сенсорні зони, розташовані в постцентральнiй звивинi (в області
проекції обличчя). Від вестибулярних ядер йдуть коллатералі до
ретикулярної формації, а від неї до неспецифічних ядер таламуса, відкіля
імпульси надходять дифузно до багатьох ділянок кори, активуючи їх.

ЗОРОВИЙ АНАЛІЗАТОР

Очне яблуко. Найбільший об’єм інформації надходить із зовнішнього
середовища через зоровий аналізатор. Периферичний відділ зорового
аналізатора особливо складний. Він представлений очним яблуком. Останнє
є системою, що заломлює і сприймає світлові промені. До середовищ, що
заломлюють, належить рогівка, волога передньої камери ока, кришталик і
скловидне тіло. Райдужна оболонка, як діафрагма у фотоапараті, регулює
потік світла. Закладені в ній циркулярні м’язи мають парасимпатичну
iнервацiю, радіальні – симпатичну. При підвищенні тонусу
парасимпатичного відділу нервової системи зіниця звужується, при
підвищенні тонусу симпатичного відділу – розширюється.

Кришталик має форму двояковипуклої лінзи. Основна функція кришталика
полягає в заломленні променів світла і фокусуванні зображення на
сітківці. Заломлююча сила кришталика непостiйна і, завдяки тому, що він
може приймати більш опуклу форму, коливається від 19 до 33 діоптрій.
Зміна форми кришталика досягається при скороченні або розслабленні
цилiарного м’яза, що прикріплюється до капсули кришталика за допомогою
цинових низок.

Вважають, що механізм акомодації забезпечується підкорковими і корковими
зоровими центрами, які регулюють тонус цилiарного м’яза.

Промені світла, що проходять через периферичні відділи
кришталика, заломлюються сильніше, ніж ті, які проходять ближче до
центральної його частини, в результаті чого на сітківці виникає не
чітке зображення – сферична аберація. Світло різної довжини хвиль також
заломлюється кришталиком порізному, внаслідок чого виникає хроматична
аберація.

Астигматизм – це дефект заломлюючих середовищ ока, пов’язаний із
неоднаковою кривизною рогівки. Так, якщо кривизна поверхні рогівки у
вертикальній площині більша, ніж у горизонтальній, зображення на
сітківці не буде чітким незалежно від відстані до предмета. Рогівка буде
мати як би два головних фокуси: один – для вертикальної площини, інший –
для горизонтальної. Тому промені світла, що проходять через астигматичне
око, будуть фокусуватися в різних площинах: якщо горизонтальні лінії
предмета будуть сфокусовані на сітківці, то вертикальні – перед нею.

Протягом життя кришталик поступово втрачає свої основні властивості –
прозорість і еластичність. Сила акомодації зменшується, і точка
найближчого ясного бачення відсувається вдалину. Розвивається стареча
далекозорість, або пресбiопiя.

Необхідними поживними речовинами кришталик забезпечується за рахунок
дифузії їх із оточуючої його рідини. В зв’язку з цим внутрішні його
прошарки знаходяться, з погляду обміну речовин, в найбільш несприятливих
умовах. Може виникнути поступова дегенерація внутрішніх шарів
кришталика, що викликає його помутніння і втрату еластичності.

Нормальний зір називається емметропiчним. В зв’язку з анатомічними
дефектами очного яблука (подовжене або вкорочене очне яблуко) виникають
порушення рефракцiї, що характеризуються короткозорістю або
далекозорістю. Короткозорість, або міопія, виникає в тому випадку, коли
при розслабленій акомодації головний фокус оптичної системи ока
розташовується перед сітківкою. Явище мiопiї характерно для подовженого
ока. Далекозорість, або гiперметропiя, властива для вкороченого ока. В
цьому випадку зона чіткого зображення відсувається за сітківку. При
гiперметропiї можлива самостійна корекція зору шляхом напруги
акомодації. Якщо ця напруга невелика, то малий ступінь далекозорості
нічим себе не проявляє. При більшому ступені гiперметропii необхідна
корекція рефракцiї.

Провідні шляхи зорового аналізатора. Три перших нейрони зорових шляхів
закладені в сітківці:рецепторні клітини у вигляді паличок і колбочок
з’єднані з біполярними сенсорними клітинами, від яких збудження
передається до ганглiозних клітин. Аксони ганглiозних клітин утворюють
зоровий нерв. В ділянці турецького сідла відбувається часткове
перехрещення волокон зорового тракту і формуються два зорових шляхи.
Кожний несе в собі волокна від сітківки правого і лівого ока. Вони
закінчуються в підкоркових центрах: верхніх горбках чотиригорбикового
тіла, латеральних колінчатих тілах і подушці зорового горба. Звідси
волокна направляються в потиличну ділянку кори.

Опрацювання інформації в центрах. Опрацювання інформації в зоровому
аналізаторі починаються на периферії – безпосередньо на сітківці. Власне
фоторецептор (паличка або колбочка) влаштований таким чином, що під
впливом відповідної довжини хвилі світла в ньому відбуваються зміни:
хромофорна група зорового пігменту (родопсину) поглинає квант світла і
під впливом надлишкової енергії переходить в іншу форму,
(транс-ретиналь), це призводить до того, що ретиналь вiдщеплюється від
бiлка-носiя (опсину). Одночасно відбувається зниження проникливості
мембрани рецептора для іонів натрія і підвищення для іонів калію і
хлору. В результаті виникає гіперполяризація мембрани (генерація
рецепторного потенціалу). Це єдиний виняток із правила, коли рецепторний
потенціал є гiперполяризуючим, а не деполяризуючим (як в усіх інших
рецепторних утвореннях). Що ж відбувається далі? Рецепторна клітина
контактує з бiполярною сенсорною клітиною. під впливом рецепторного
потенціалу в синаптичну щілину виділяється медіатор, який викликає
деполяризацію постсинаптичної мембрани біполярного нейрону (генераторний
потенціал).Під впливом виділення нових порцій медіатора з фоторецептора
генераторний потенціал сумується і переростає в потенціал дії, який
поширюється по зоровому тракту до латерального колінчатого тіла, подушки
та передніх горбків читиригорбикового тіла, а відтіля (по двох різних
шляхах) досягає зорової кори (поля 17, 18 і 19), розташованої в
потиличній ділянці.

Як же відбувається аналіз зорової інформації?

Насамперед – за рахунок організації рецептивних зон і відповідних
нейронів. Всі рецептивні поля (зони) мають концентричний вигляд (кола
різного діаметру). В ділянці центральної ямки сітківки діаметр
рецептивного поля найменший, а на периферії – набагато більший, тому в
центральній ямці має місце зона найкращого бачення (максимальна гострота
зору). Рецептивнi поля побудовані таким чином, (за участю, звичайно,
гальмiвних нейронів), що вони дозволяють, по-перше, оцінити – в якій
частині рецептивного поля знаходиться світловий промінь, а по-друге, –
що відбувається із сітківкою:освітлюється вона або нi. Частина
рецептивних полів побудована таким чином, що їх нейрони (назвемо їх
оn-нейрони) збуджуються в тому випадку, якщо освітлюється центр цього
поля, а периферія не освітлюється. Якщо відразу освітити і центр і
периферію поля, то нейрон не збуджується. Другий варіант організації
рецептивного поля полягає в тому, що нейрон (оff-нейрон) буде
збуджуватися тільки в тому випадку, якщо освітлюється периферія. В
сітківці є ганглiознi клітини, що реагують постійним збудженням
(генерують безупинно ПД . Це нейрони, що повільно адаптуються. Інші
нейрони збуджуються тільки у випадку, якщо стимул «рухається» –
переміщується по сітківці. Завдяки складній організації і спеціалізації
нейронiв сітківки вже на цьому рівні відбувається визначення таких
складних якостей світлового стимулу, як освітленість, колір, форма, рух
сигналу.

В інших релейних станціях: передні або верхні горбки чотиригорбикового
тіла, латеральне колінчате тіло, як специфічне ядро таламуса, призначене
для переробки зорової інформації, проходить вичленування цієї інформації
і виявлення нових якостей, недоступних сітківці. З цією метою за рахунок
явища конвергенції і дивергенції створюються більш складні рецептивнi
поля, а також з’являються більш «навчені», більш «тямущі» нейрони, що
збуджуються на особливі сигнали, наприклад, на стимул, траєкторія руху
якого має хвилеподібний характер. Вже на рівні передніх горбків
чотиригорбикового тіла має місце зберігання топiчного розташування
рецепторів на сітківці, а також наявність стовпчиків – вертикальних
скупчень нейронів, призначених для розчленування інформації, що
надходить від даної ділянки сітківки, на окремі складові. Наприклад, у
латеральному колінчатому тілі вдалося виявити нейрони, відповідальні за
контраст або такі, що реагують на колір. Основний аналіз зорової
інформації відбувається нейронами кори. В первинному проекційному полі
17 відбувається аналіз інформації, що надходить із правого і лівого ока.
Як і в інших зонах кори, в цій ділянці аналіз проводиться за участю
стовпчиків нейронів. Є окодомiнантнi стовпчики, що аналізують
інформацію, яка йде або з правого ока, або з лівого. Ці стовпчики
розміщені поряд, тому, мабуть, між ними відбувається обмін інформацією,
і це дозволяє бачити двома очима один предмет (бінокулярний зір).

Серед нейронів стовчиків кори розрізняють «прості» нейрони, завдання
яких виявити контраст, наявність стимулу, що рухається, тобто точно такі
ж завдання, як у нейронів сітківки (але тут рецептивнi поля вже
узагальнені).

Є «складні» і «надскладні» нейрони, що збуджуються при наявності певних
умов. Наприклад, при русі світлового стимулу зліва направо або знизу
догори і т.п. Вся інформація від нейронів проекційного поля кори
передається в асоціативні зони кори, де вже за рахунок більш «навчених»
нейронів відбувається остаточне формування уяви. Тут є нейрони, навчені
впiзнавати всі букви нашого алфавіту, слова, образи і т.д. І коли
відповідний нейрон «впізнає» призначену йому інфармацію, то він
збуджується, що і є фізіологічним механізмом сприйняття. Асоціативні
зони знаходяться в тім’яній, скроневій і лобних ділянках кори. Якщо в
хворого ушкоджені тім’яні асоціативні ділянки, то він перестає
впізнавати. Це призводить до розвитку зорової агнозii.

Теорія кольоровiдчуття. Всі дослідники сходяться на тому, що колір ми
визначаємо на основі рецепції світлової хвилі за допомогою трьох видів
колбочок: один вид найбільше чутлівий до довжини хвилі, що дає відчуття
червоного, інший вид – синього (фіолетового), а збудження третього виду
колбочок дає відчуття жовтого (прийняте раніше уявлення про наявність
«зеленопiзнаючих» колбочок піддано ревізії). Але що далі? Ще в минулому
сторіччі фізіолог Э. Герiнг висунув уявлення про так звані оппонентні
кольори (червоний-зелений, синій-жовтий, чорний-білий). Виявилося, що
його теорія добре пояснює здатність людини розрізняти кольори, якщо
взяти до уваги, що функцію розрізнення кольорів виконує нейрон,
рецептивне поле якого організоване в такий спосіб: в центрі знаходяться
колбочки, що сприймають, наприклад, червоний колір, а на периферії –
колбочки, що нечутливi до нього: коли промінь червоного кольору збуджує
колбочки, що знаходяться в центрі рецептивного поля, нейрон збуджується
і, в кiнцевому підсумку, в нас виникає відчуття червоного. Якщо світло в
основному поглинається колбочками на периферії рецептивного поля, то
нейрон цей не збуджується, і в результаті в нас створюється відчуття
зеленого (але за умови існування другого варіанту рецептивного поля: в
центрі знаходяться колбочки, що сприймають зелений колір, тоді збудження
цих нейронів дасть відчуття зеленого, якщо ж кванти сприймаються в
основному колбочками периферії, то нейрон не збуджується, і це разом з
іншим типом об’єднання рецепторів дає відчуття червоного).

Синій і жовтий колір виникає в рецептивних полях, де в одному випадку
центр представлений колбочками, що сприймають жовтий колір, а периферія
– синій, і навпаки, рецептивнi поля, де в центрі концентруються
колбочки, що сприймають синій колір, а на периферії – жовтий.

Чорний-білий кольори утворюються в результаті такої організації, коли
центр сприймає всі кольори (тобто колбочки чутливі до всіх кольорів – це
дає відчуття білого кольору), а периферія – нечутлива до світла. Таким
чином, будь-який колір може бути представлений сукупністю нейронів, що
сприймають основні кольори. В результаті чисельного об’єднання нейронів
на більш високому рівні (латеральне колінчате тіло, кора) виникає
відчуття всіх відтінків кольору.

При відсутності якогось виду колбочок виникає аномалія
кольоросприйняття.

Таким чином, трьохкомпонентна теорія кольоросприйняття (колбочки трьох
видів) добре узгоджуеться з опонентною теорією.

Лекція на тему:

“ГОМЕОСТАТИЧНА ФУНКЦІЯ НИРОК”

План:

Роль нирок в осмо- і волюморегуляції.

Роль нирок в регуляції іонного складу крові.

Роль нирок в регуляції кислотно-лужної рівноваги.

Екскреторна функція нирок.

Енкреторна функція нирок.

Метаболічна функція нирок.

Принципи регуляції функції нирок.

Склад сечі.

Механізм сечовипускання.

Видалення нирки. Штучна нирка.

Вікові особливості системи виділення.

Для підтримання нирками сталого об?єму і складу внутрішнього середовища
існують спеціальні системи складу рефлекторної регуляції, що включають
специфічні рецептори, аферентні шляхи і нервові центри, де проходить
переробка інформації. Команди до нирки поступають по еферентних нервах
чи гуморальним шляхом.

В цілому перебудування роботи нирки , її пристосування до постійно
змінних умов визначається впливом на гуморальний, гломерулярний та
канальцевий аппарат аргінінвазопресину (антиріуретичного гормону АДГ),
альдостерону, паратгормону та ряду інших гормонів.

Роль нирок в осмо- і волюморегуляції.

Нирки є основним органом осморегуляції. Вони забезпечують виведення
надлишку води із організму у вигляді гіпотонічної сечі при збільшеному
вмісті води (гіпергідратація) чи економлять воду і екскретують сечу,
гіпертонічну по відношенню до крові, при обезводненні організму
(дегідратація).

Після вживання води чи при її надлишку в організмі понижується
концентрація розчинних осмотично активних речовин в крові і знижується
її осмоляльність. Це зм енщує активність центральних осморецепторів,
що розташовані в області супраоптичного ядра гіпоталамуса, а також
переферійних осморецепторів, які є в печінці, нирці і інших органах,
котрі сприяють зниженню секреції АДГ нейрогіпофізу і збільшенню
виділення води ниркою. Центральні осморецептори відкрив англійський
фізіолог Мерней (1947), а уявлення про осморегулюючий рефлекс і
переферійні осморецептори розробив А.Г.Гінецинський.

При обезводненні організму і введенні в судинне русло гіпертонічного
розчину NaCl збільшується концентрація осмотично активних речовин в
плазмі крові, збуджуються осморецептори, підсилюється секреція, АДГ,
зростає всмоктування води в канальцях, зменшується сечовиділення і
виділяється осмотично концентрована сеча. В експерименті було доказано,
що крім осморецепторів, секреція АДГ стимулюють натріорецептори. При
введенні в область ІІІ шлуночку мозку гіпертонічного розчину NaCl
спостерігається антидіурез, якщо ж вводити в те ж місце гіпертонічний
розчин сахарози, то сечовиділення не зменшується.Осморецептори
високочутливі до зсувів концентрації осмотично активних речовин в плазмі
крові. При збільшенні концентрації в плазмі осмотично активних речовин
на 1% концентрація аргінін- вазопресину зростає на 1 кг/мл. Підвищення
концентрації осмотично активних речовин на 1 мосмоль/кг H2O
викликаєзавдяки АДГ збільшення осмотичної концентрації сечі майже на
100 мосмоль/кг Н2О, а перехід стану водного діурезу до максимального
осмотичного концентрування сечі потребує 10-кратного збільшення
активності АДГ в крові – з 0,5 до 5 кг/мл.

Крім осмо- і натріорецепторів рівень секреції АДГ визначає активність
волюморецепторів, що сприймають зміну об?єму внутрішньосудинної і
позаклітинної рідини. Ведуче значення в регуляції секреції АДГ мають
рецептори, котрі реагують на зміну напруження судинної стінки в області
низького тиску. Перш за все це рецептори лівого передсердя, імпульси від
яких передаються в ЦНС по аферентних волокнах блукаючого нерва. При
збільшенні кровонаповнення лівого передсердя активуються волюморецептори
і пригнічується секреція АДГ, що викликає посилене сечовиділення.
Оскільки активація волюморецепторів на відміну від осморецепторів
супроводжується збільшенням об?єму рідини, тобто підвищеним складом в
організмі води і солей натрію, збудження волюморецепторів призводить до
підвищення екскреції ниркою не тільки води, але й натрію. Ці процеси
пов?язані із секрецією натрійуретичного гормону, зменшенням секреції
реніну, ангіотензину, альдостерону, при цьому знижується тонус
симпатичної нервової системи, в результаті зменшення реабсорбції натрію
і підвищується натрійурез і сечовиділення. В кінцевому результаті
відновлюється об?єм крові і міжклітинної рідини.

Роль нирок в регуляції іонного складу крові.

Нирки є ефекторним органом системи іонного гомеостазу. В організмі
існують системи регуляції балансу кожного з іонів. Для деяких іонів вже
описані специфічні рецептори.

Рефлекторна регуляція транспорту іонів в ниркових канальцях здійснюється
так само, як периферичними, так і центральними нервовими механізмами.

Регуляція реабсорбції і секреції іонів в нервових канальцях здійснюється
з допомогою кількох гормонів. Реабсорбція натрію підвищується в
кінцевих частинах ристального сегменту нефрона і збірних трубочок під
впливом альдостерону. Цей гормон виділяється в кров при зменшенні
концентрації натрію в плазмі крові і зменшенні концентрації натрію в
плазмі і зниженні об?єму циркулюючої крові. В підвищенні виділення
наукою натрію бере участь натрійуретичний гормон, одним з місць
утворення якого є передсердя. При збільшенні об?єму циркулюючої крові,
підвищенні об?єму позаклітинної рідини в організмі підвищується секреція
в кров цього пептидного гормону.

Секрецію калію в дистальному сегменті і збірних трубочках підвищує
альдостерон. Інсулін зменшує виділення калію. Алкалоз супроводжується
підвищенням виділення К, а при ацидозі калій урез зменшується .

При зменшенні концентрації К в крові паращитовидні залози виділяють
паратгормон, який сприяє нормалізації рівня Са в крові, в тому числі
завдяки збільшенню його реабсорбції в ниркових канальцях і вивільненню
із кісткової тканини. При гіперкальцемії стимулюється виділення в кров
парафолікулярними клітинами щитовидної залози кальцитоніну, який сприяє
зменшенню концентрації Са2+ в плазмі завдяки збільшенню екскреції ниркою
і переходу Са2+ в кістку.

В регуляції обміну Са2+ беруть участь утворені в нирці активні форми
вітаміну Д3. В ниркових канальцях регулюється рівень реабсорбції Mq2+,
Cl-, SO42- і мікроелементів.

Роль нирок в регуляції кислотно-основного стану.

Нирки беруть участь в підтриманні постійної концентрації Н+ в крові.
Активна реакція сечі у людини і тварин може дуже різко мінятися в
залежності майже в 100 разів при ацидозі і алкалозі, рН може
знижуватися до 4,5, а при алкалозі – до 8,0. Механізм підкислення сечі
оснований на секреції клітинами канальців Н+.

Секреція Н+ створює умови для реабсорбції разом з гідрокарбонатом рівної
кількості Na+. Поряд з натрій-калієвим насосом, що обумовлює
перенесення Na+ i Cl-, реабсорбція Na+ з гідрокарбонатом відіграє
велику роль в підтриманні натрієвого балансу. Гідрокарбонат, що
фільтрується у плазмі крові, з?єднується з секретованим Н+ і в просвіті
канальця перетворюється в СО2 . Утворення Н+ проходить таким чином: в
середині клітини внаслідок гідратації СО2 утворюється Н2СО3 і дисоціює
на Н+ і Н-СО3-. В просвіті канальця Н+ зв?язується не тільки у НСО3-,
але із двохзамісним фосфатом (Na2HPO4), в результаті чого збільшеується
екскреція кислот, що титруються з сечею (ТА-). Накінець секретований Н+
може зв?язуватися з NН3 і в просвіті канальця утворювати іон амонію:

NH4+.

Цей процес сприяє збереженню в організмі Na+ i K+, які реабсорбуються в
канальцях. Таким чином, загальна екскреція кислот ниркою (UH+ · V)
складається з трьох компонентів – кислот, що титруються (VTA · V),
амонію (UNH4 · V) і гідрокарбонату:

UH+ · V = UTA · V + UNH4 · V – UNCO3 · V.

При харчуванні м?ясом утворюєть більша кількість кислот і сеча
становиться кислою ,а при вживанні рослинної їжі рН зсувається в лужну
сторону. При інтенсивній фізичній роботі із м?язів у кров поступає
велика кількість молочної і фосфорної кислоти і нирки збільшують
виділення “кислих” продуктів з сечею.

При гіповентиляції легень йде затримка СО2 і знижується рН в крові –
розвивається дихальний ацидоз. При гіпервентиляції – зменшення СО2 к
врові, зростає рН і вникає стан дихального алкалозу. Вміст ацетонової
кислоти і ?-аксимальної може зростати при нелікованому цукровому
діабеті. При порушенні балансу Н+ внаслідок первинних змін напруження
СО2 розвивається дихальний алкалоз, а при зміні концентрації НСО2-
наступає метаболічний ацидоз або алкалоз. Поряд з нирками в нормалізації
основного стану беруть участь і легені.

Метаболічний ацидоз компенсується гіпервентиляцією легень. В кінцевому
результаті нирки стабілізують концентрацію гідрокарбонату в плазмі крові
на рівні 26-28 ммоль/л, а рН на рівні 7,36.

Екскреторна функція нирок.

Нирки відіграють провідну роль у виділенні із крові нелегких кінцевих
продуктів обміну та жужирідних речовин, що потрапили у внутрішнє
середовище організму. В процесі метаболізму білків і нуклеїнових кислот
утворюються різні продукти азотистого обміну. Катоболізм пуринових основ
в організмі зупиняється на рівні утворення сечової кислоти, яка
фільтрується в клубочках, потім реабсорбується в канальцях, частина
сечової кислоти секретується клітинами в просвіт нефрона. Інтерес до
вивчення механізмів транспорту сечової кислоти в ниркових канальцях
обумовлений різко зростаючою частотою захворювань подагрою, при якій
порушений обмін сечової кислоти.

Креатинін, що утворюється на протязі доби, виділяється нирками. Його
добова екскреція залежить не стільки від вживання м?яса, скільки від
м?язевої маси тіла. Креатинін, як і сечовина вільно фільтрується в
ниркових клубочках, з сечею виволдиться весь профільтрований креатинін,
в той час як сечовина частково реабсорбується в канальцях.

Крім перерахованих є ще багато речовин, що постійно відновлюються в
крові. Про це, які речовини виділяє чи руйнує нирка, можна судити при
вивченні складу крові у людей з видаленими нирками. В їх крові, крім
сечовини, креатиніну, сечової кислоти, накопичуються гормони (глюкагон,
паратгормон, гастрин), ферменти (рибонуклеаза, ренін), похідні індола,
глюкоронова кислота і ін.

Підвищена екскреція органічних речовин (глюкози, амінокислот) може
спостерігатися в умовах патології і при нормі, але коли порушена робота
клітин, що реабсорбують ту чи іншу профільтровану речовину із
канальцевої рідини в кров.

Інкреторна функція нирок.

В нирках виробляється кілька біологічно активних речовин, що дозволяють
розглядати її як інкреторний орган. Гранулярні клітини
юксагломерулярного апарату виділяють в кров ренін при зменшенні
артеріального тиску в нирці, зниженні вмісту Na+, при переході людини з
горизонтального положення в вертикальне. Рівень викиду реніна із клітин
в кров змінюється в залежності від концентрації Na+ і Cl- в області
дистального канальця, забезпечуючи регуляцію електролітного і
клубочково-канальцевого балансу. Ренін синтизується в гранулярних
клітинах і є протеолітичним ферментом. В плазмі він відщеплює від
ангіотензину фізіологічно неактивний пептид, що складається з 10
амінокислот – ангіотензин. В плазмі від нього під впливом
ангіотензинперетворюючого ферменту відщеплюється 2 амінокислоти, Він
перетворюється в ангіотензин ІІ, який підвищує артеріальний тиск завдяки
звуженню судин, підсилює секрецію альдостерону, збільшує почуття спраги,
регулює реабсорбцію Na+ в дистальних канальцях і збірних трубках.

В нирці активується активатор плазміногена – урокіназа. В мозковій
речовині нирки утворюються простогландини. Вони беруть участь в
регуляції ниркового і загального кровотоку, збільшують виділення Na+ з
сечею, зменшують чутливість канальців до АДГ. Клітини нирки вилучають
із плазми прогормон – вітамін Д3, який утворюється в печінці і
перетворюють в фізіологічно активний гормон. Цей стероїд стимулює
утворення кальцій зв?язуючого білка в кишечнику, сприяє звільненню Са2+
із кісток, регулює реабсорбцію Са2+ в ниркових канальцях. Нирка є місцем
продукції еритропоетину, що стимулює еритропоез в кістковому мозку. В
нирці виробляється брадикінін, який є вазоділятатором.

Метаболічна функція нирок.

Нирки беруть участь в обміні білків, жирів, вуглеводів. Але не треба
путати “метаболізм нирок”, тобто процес обміну речовин в нирках,
завдяки чому здійснюються всі форми діяльності цього органу і
“метаболічну функцію нирок”. Це функція обумовлена участю нирок в
забезпеченні постійності концентрації ряду речовин в крові. В ниркових
клубочках фільтруються низькомолекулярні білки, пептиди. Клітини
проксимального відділу нефрону розщеплюють їх до амінокислот чи
дипептидів і транспортують через базальну плазматичну мембрану в кров.
Це сприяє відновленню в організмі фонду амінокислот, що є важливим при
нестачі в організмі білків. При захворюваннях нирок їх функція може
порушуватись. Нирки можуть синтезувати глюкозу (глюконеогенез). При
тривалому голоданні нирки можуть синтезувати до 50% від загальної
кількості глюкози, що поступає із кров?ю. Нирки є місцем синтезу фосфату
мінозиту – необхідного компоненту плазматичних мембран. Для енерговитрат
нирки можуть використовувати глюкозу чи вільні жирні кислоти. При
низькому рівні глюкози клітини нирки в значній мірі використовують жирні
кислоти, при гіперглікемії – розщеплюється глюкоза. Значення нирок в
ліпідному обміні полягає в тому, що вільні жирні кислоти можуть
включатися в склад триацилгліцерину і фосфоліпідів, у вигляді цих
речовин надходити в кров.

Принципи регуляції реабсорбції і секреції речовин в клітинах ниркових
канальців.

Одною із особливостей роботи нирок являється їх здатність до зміни в
широкому діапазоні інтенсивності транспорту різних речовин: води,
електролітів і неелектролітів. Це є обов?язковою умовою виконання ниркою
її основної задачі – стабілізації основних фізичних і хімічних
показників рідин внутрішнього середовища. Широкий діапазон змін
реабсорбції кожного із профільтрованих в просвіт канальця речовин
потребують здійснення відповідних механізмів регуляції функцій клітин.
Для гормонів і медіаторів, що впливають на транспорт іонів і води,
визначається зміною функцій іонних чи водних каналів, переносчиків
іонних насосів. Відомо декілька варіантів біохімічних механізмів
регуляції транспорту речовин клітиною нефрону. В одному випадку
відбувається активування геному і підвищується синтез специфічних
білків, що відповідають за реалізацію гормонального ефекту, а в іншому
випадку зміна проникності і роботи насосів проходить без безпосередньої
участі геному.

Альдостерон збільшує реабсорбцію Na+ в ниркових канальцях. Із
позаклітинної рідини альдостерон проникає в цитоплазму клітини,
з?єднується з рецептором і, утворивши комплекс, надходить в ядро. Там
стимулюється ДНК-залежний синтез ТРНК і активується утворення білків для
збільшення транспорту Na+. В нормальних фізіологічних умовах одним із
факторів, що обмежують реабсорбцію Na+ , є проникність Na+ апікальної
плазматичної мембрани.

Збільшення секреції К+ під впливом альдостерону обумовлено збільшенням
калієвої проникності апікальної мембрани і надходження К+ із клітини в
просвіт канальця.

Другий варіант механізму клітинної дії гормонів розглянемо на прикладі
АДГ. Він взаємодіє з V2-рецептором, що локалізований в базальній
плазматичній мембрані клітин дистального сегменту і збірних трубочок.
При участі G-білків проходить активація аденілатциклази і із АТФ
утворюється 3,5? – АМФ (у,АМФ), який стимулює протеїнкіназу А і
вбудування водяних каналів (аквапоринів) в апікальну мембрану. Це
призводить до збільшення проникності для води. В подальшому у АМФ
руйнується фосфодиестеразою.

Регуляція діяльності нирок.

Нирка служить виконавчим органом в ланцюгу різних рефлексів, що
забезпечують постійність складу і об?єму рідини внутрішнього середовища.
В ЦНС надходить інформація про стан внутрішнього середовища, проходить
інтеграція сигналів і забезпечується регуляція діяльності нирок за
участю еферентних нервів чи ендокринних залоз. Робота нирки підкоряється
не тільки безумовнорефлекторному контролю, але регулюється корою великих
півкуль, тобто сечоутворення може змінюватись умовнорефлекторним шляхом.
Анурія появляється при больовому подразненні, може бути відтворена
умовнорефлекторним шляхом. Поряд з цим посилюється активність
симпатичної частини автономної нервової системи і секреція катехоламінів
наднирниками, що і викликає різке зменшення сечовиділення внаслідок
пониженняклубочкової фільтрації, так і збільшення канальцевої
реабсорбції.

Багатократне введення води в організм собаки в сполуці з дією умовного
подразнювача призводить до вироблення умовного рефлексу, що
супрорводжується збільшенням сечовиділення. Механізм умовнорефлекторної
поліурії базується на тому, що від кори великих півкуль надходять
імпульси в гіпоталамус і зменшують секрецію АДГ. Імпульси, які надходять
по еферентних нервах нирки, регулюють гемодинаміку і роботу
юкстагломерулярного апарату, надають прямий вплив на реабсорбцію і
секрецію неелектролітів і електролітів в канальцях. Імпульси, що
надходять по адренергічних волокнах, стимулюють транспорт Na+ ,а по
холінергічних – активують реабсорбцію глюкози і секрецію органічних
кислот. Механізм зміни сечоутворення при участі адренергічних нервів
обумовлений активністю аденілатциклази і утворенням у АМФ.
Катехоламінчутлива аденілатциклаза є в базальнолатеральних мембранах
клітин дистального звивистого канальця і початкових відділах збірних
трубок. Аферентні нерви відіграють велику роль як інформаційна ланка
системи іонної регуляції, забезпечують здійснення рено-ренальних
рефлексів.

Кількість, склад і властивості сечі.

Діурезом називається кількість сечі, що виділяється людиною за певний
час. Ця величина у здорової людини коливається в широких межах в
залежності від стану водного обміну. При звичайному режимі за добу
виділяється 1-1,5 л сечі. Концентрація осмотично-активних речовин в сечі
залежить від стану водного об?єму і складає 50-1450 мосмоль/кг Н2О. В
умовах високої температури навколишнього середовища внаслідок зростання
потовиділення кількість виділяємої сечі зменшується. Вночі діурез менший
ніж вдень.

З сечею виділяються електроліти, кількість яких залежить від вживаної
їжі, а концентрація в сечі – від рівня сечовиділення. Добова екскреція
Na+ – 170-260 ммоль, К+ – 50-80, Сl- -170-260, Са2+ – 5, Mg2+ – 4,
сульйата – 25 ммоль.

Нирки служать головним органом екскреції кінцевих продуктів азотистого
обміну. У людини при розпаді білків утворюється сечовина, яка складає до
90% азоту сечі, її добова екскреція 25-35 г. З сечею виділяється 0,4-1,2
г азоту аміаку, 0,7 г сечової кислоти.Креатин, що утворився в м?язах
переходить в ареатинін, його виділяється біля 1,5 г за добу. Білки в
нормальній сечі виявляються в дуже невеликій кількості(добова екскреція
не перевищує 125 мг). невелика протеїнурія спостерігається у здорових
людей після тяжкої фізичної нагрузки і зникає після відпочинку.

Глюкоза в сечі в звичайних умовах не виявляється. При налишковому
вживанні цукру, коли концентрація глюкози в крові перевищує 10 ммоль/гр,
при гіперглікемії іншого походження спостерігають глюкозурію –
виділення глюкози із сечею.

Колір сечі залежить від величини діурезу і рівня екскреції пігментів.
Колір змінюється від світло-жовтого до оранжевого. Пігменти утворюються
в кишечнику із білірубіну жовчі. Частина пігментів сечі представляє
собою окислені продукти розкладу гемоглобіну.

З сечею виділяються різні біологічно активні речовини і продукти іх
перетворень, по яких відомо можна робити висновки про функції деяких
залоз внутрішньої секреції. В сечі знайдені похідні гормонів кіркової
речовини наднирників, естрогени, АДГ, вітаміни, ферменти. При патології
в сечі знаходяться – ацетон, жовчні кислоти, гемоглобін.

Сечовипускання.

Сеча виділяється в ниркову чашечку, а потім в фазі систоли переходить в
опорожнену лоханку. Вона постійно заповнюється сечею і до досягнення
порогу подразнення виникають імпульси від барорецепторів, скорочується
лоханка, розкривається просвіт сечоводу і сеча завдяки скороченням
стінки сечовода пересувається в сечовий міхур. Коли об?єм сечі в
сечовому міхурі досягає певної межі, сильно збільшується напруження
гладких міоцитів стінок і підвищеється тиск рідини в його порожнині.
Подразнення механорецепторів сечового міхура визначається розтягом його
стінок, а не збільшенням тиску. Після випорожнення міхура напруження
стінки зменшується і скоро знижується імпульсація.

В процесі сечовипусканняя сеча виводиться із сечового міхура в
результаті рефлекторного акту. Наступає скорочення гладких м?язів
сечового міхура., розслаблення внутрішніх і зовнішніх сфінктерів
сечовипускного каналу, скороченя м?язів червоної стінки і дна тазу, в
той же час проходить фіксація грудної стінки і діафрагми. В результаті
сеча виводиться із сечового міхура.

При подразненні механорецепторів сечового міхура імпульси по
центробіжних нервах поступають в крижові відділи спинного мозку, в ІІ –
ІV сегментах якого знаходиться рефлекторний центр сечовипускання. Перші
поклики до сечовипускання появляються у людини, коли об?єм вмісту міхура
досягає 150 мл, підсилений потік імпульсів наступає при збільшенні
об?єму до 200-300 мл. Спинальний центр сечовипускання знаходиться під
впливом вищележачих відділів мозку.

Гальмівний вплив на цей рефлекс йде від кори великих півкуль і
середнього мозку, збудження – із заднього гіпоталамусу і переднього
відділу моста.

Збудження центру сечоспускання викликає імпульсацію в парасимпатичних
волокнах nn.splanchnici pelvici, при цьому стимулюється скорочення
м?язів сечового міхура, розслаблюється внутрішній сфінктер
сечовипускного каналу.

Потік імпульсів до зовнішнього сфінктеру зменшується, бо цей м?яз –
єдиний поперечно-посмугований та інервується гілкою статевого нерва n.
pudendus. Починається сечовипускання.

Подразнення рецепторів при розтягненні стінки міхура рефлекторно по
еферентних волокнах тазоівих внутрішніх нервів викликає скорочення м?язу
сечового міхура і розслаблення його внутрішнього сфінктеру. Розтягнення
міхура і просування сечі по сечовипускному каналу веде до зміни
імпульсації в n. pudendus. і настає розслаблення зовнішнього сфінктеру.
Поступлення сечі в задні відділи сечоспускного каналу і його розтягнення
сприяють скороченню сечового міхура. Передача аферентних і еферентних
імпульсів цього рефлексу здійснюється по підчеревному нерві n.
hypodastricus.

Наслідки видалення нирки. Штучна нирка.

Після видалення одної нирки в організмі людини і тварин на протязі
кількох тижнів збільшується маса нирки, що залишилась, наступає її
компенсаторна гіпертрофія. В ній майже в 1,5 рази збільшується ,
порявняно з вихідним рівнем, клубочкова фільтрація, збільшується
реабсорбційна і секреторна здатність нефронів.

Після видалення обох нирок чи їх виключення у людини протягом кількох
днів розвивається уремія, в крові збільшується концентрація продуктів
азотистого обміну, вміст сечовини може збільшуватися в 20-30 разів,
порушується кислотно-основний стан та іонний склад крові, розвивається
слабкість, розлади дихання, через кілька днів настає смерть.

Для тимчасової заміни деяких ьфункцій нирок під час гострої і хронічної
ниркової недостатності, а також постійно у хворих з видаленими нирками
використовується аппарат під назвою “штучна нирка”. Він являє собою
діалізатор, в якому через пори напівпроникної мембрани кров очищується
від шлаків, в результаті чого нормалізується її склад. Сконструйовані
різні типи апаратів штучної нирки – спіральний, завитковий,
пластинчатий. ВА цих апаратах використовують фільтр, радіус пор якого
становить біля 9 мм. Через ці пори проходять низькомолекулярні
компоненти плазми, але не проникають білки. Хворого підключають до
апарату зазвичай 2-3 рази в тиждень. За допомогою цього методу вдається
підтримувати життя людини до 20 років. Один сеанс гемолізу триває кілька
годин. Важливу роль в проведенні регуляторних гемодіалізів відіграло
використання артеріо-венозних шунтів, котрі вживляють в променеву
артерію і вену передпліччя, в результаті чого зникає необхідність
хірургічних операцій перед кожним гемодіалізом. В клініці гемодіаліз
деколи поєднують з гемосорбцією, що дає можливість додатково видалити з
крові ряд речовин, які повинна була би екскретувати нирка.

Вікові особливості структури і функції нирок.

В людини до моменту народження нефрони вже сформовані. У новонародженого
нирковий плазмотік і момерулярна фільтрація в декілька разів нижча ніж у
дорослого. Ці показники досягають рівня дорослої людини при розрахунку
на стандартну величину поверхні тіла до кінця першого – початку другого
року життя. В клітинах проксимальних канальців у новонароджених різко
понижена здатність до секреції органічних кислот , яка поступово зростає
протягом перших місяців життя.

В нирках новонародженого недостатньо ефективно здійснюється осмотичне
концентрування сечі, слабо діє АДГ. Певну роль в низькому осмотичному
концентруванні сечі у дітей перших місяців життя відіграють і основний
ступінь утилізації білків і обумовлена цим низька концентрація сечовини
в крові і сечі, а тобто і в мозковій речовині нирки.

Основні процеси, що забезпечують сечоутворення, досягають рівня
дорослого до початку другого року життя і зберігаються до 45-50 років,
після чого проходить повільне зниження ниркового плазмотоку,
геморегуляторної фільтрації, канальцевої секреції, осмотичного
концентрування сечі. Відмічають паралельне зменшення кровопостачання
нефронів та функціональної здатності їх клітин.

Водяний баланс. Вміст і круговорот води в організмі.

Вміст води в організмі значно перевищує вміст всіх інших хімічних
елементів. У немовляти на долю води приходиться близько 75% загальної
ваги тіла. В міру розвитку дитини відносний вміст води в організмі
зменшується; у юнаків воно складає в середньому 63%, а в дівчат – 52%.
Надалі цей вміст продовжує знижуватися, досягаючи в середньому 52 і 46%
відповідно.

Таблиця 1. Відносний вміст води в різних органах і тканинах. Приведена
частка загальної ваги тіла, що приходиться на даний орган ( у %).

вміст води,% тканина чи орган Відсоток від ваги тіла

72 Шкіра 18

М’язи 41.7

22 Кістяк 75.6

74.8 Мозок 2,0

68.3 Печінка 23

79.2 Серце 0,5

79 Легені 0,7

82.7 Нирки 0,4

75.8 Селезінка 0,2

83.0 Кров 8,0

74.5 Кишечник 1,0

10.0 Жирова тканина 10,0

Як видно з табл. 1, вміст води в різних тканинах організму по-різному
.Оскільки жирова тканина особливо бідна водою, відносний вміст води в
організмі в значній мірі залежить від кількості жирової тканини.
Оскільки в жінок цієї тканини в середньому більше, ніж у чоловіків,
вміст води в їхньому організмі приблизно на 6-10% нижче. У дорослої
людини на долю води приходиться 73,2+3% безжирової маси тіла (тобто маси
всіх тканин, крім жирової, вміст якої може варіювати). У більшості
ссавців частка води в безжировій масі тіла така ж і, як у людини, не
залежить від статі.

Ця величина -73,2%- наскільки постійна, що, виходячи зі змісту води,
можна обчислити відносну кількість жиру в організмі: Відсоток жиру
=100-зміст води в % від ваги тіла / 0,732

Питома вага організму дорослої людини також корелює зі змістом в
організмі жирової тканини. Ця тканина володіє найменшою в порівнянні з
іншими тканинами густиною-0,94г/мл. Визначивши питому вагу організму
шляхом зважування в повітрі і під водою (при цьому роблять виправлення
на обсяг повітря в дихальній системі), можна за допомогою графіка,
представленого на мал. 1, знайти вміст в організмі жиру і води. У вкрай
худих людей питома вага тіла складає близько 1,1. При збільшенні
кількості жиру на 10% питому вагу організму знижується приблизно на
0,02, а частка води від загальної ваги тіла – на 7,3%. Варто пам’ятати,
що така кореляція справедлива лише для здорових дорослих людей. У дітей
і хворих з порушеннями водяного балансу загальний вміст води в організмі
можна визначити лише за допомогою надійного методу розведення індикатора
(див. нижче). Цей метод більш розповсюджений, чим розрахунки по питомій
вазі.

Водяний баланс. У нормі надходження води в організм і утрата води
урівноважені. В умовах помірного клімату при звичайному харчуванні і
манері вдягатися людина споживає в середньому близько 2,5 л води в добу.
Приблизно половина цієї кількості надходить при питві, а половина
приходиться на частку води в складі їжі і так називаної «метаболічної
води», що утвориться в результаті розпаду органічних речовин (див. табл.
2).виведення ж води здійснюється нирками, кишечником, легенями і шкірою.
У середньому за добу близько 1,4 л води виводиться із сечею, 1OO мол з
калом і 900 мол видаляється у виді пари з поверхні шкіри і через легені,
на випар води в значній мірі впливають температура і відносна вологість
навколишнього середовища. Вода постійно випаровується з поверхні шкіри в
таких невеликих кількостях, що ми не зауважуємо (сховане потовиділення);
при тепловому навантаженні включаються потові залози, і виділення води
(разом із солями) стає дуже відчутним.

Таким чином, щодобовий круговорот води в дорослої людини в середньому
складає близько 3-4% від ваги тіла. У немовляти ця величина значно
більше (близько 10%).

У людей, що звикли споживати значну кількість води, водяна рівновага
може істотно відхилятися від приведених вище середніх цифр. У тому
випадку, якщо надмірне споживання рідини входить у звичку, гормональні
регуляторні системи швидко перебудовуються відповідно до нових потреб:
виділення антидіуретичного гормону, що перешкоджає виведенню рідини,
знижується або цілком гнітиться. Згодом зменшується й утворення цього
гормону . Це приводить до деякої недостатності механізмів, що регулюють
водяний баланс: дані механізми не можуть перешкоджати значній утраті
води. У результаті навіть після рясного питва в людини знову виникають
недостатність води і почуття спраги. Якщо така людина хоче знову
повернуться до звичайного споживання води, то для перебудови
гормональних систем, необхідної для створення антидіурезу (тобто
збереження води нирками) повинен пройти якийсь час. У зв’язку із цим на
перших етапах обмеження прийому води після її регулярного надлишкового
споживання вимагає значного вольового зусилля. З повсякденної практики
відомо, що звичка може переростати в пристрасть; у даному випадку деякі
механізми цього явища розкриті.

Збільшення круговороту води під час теплового навантаження, зв’язаної
або з характером роботи, зумовлено головним чином потовиділенням. Хоча
піт гіпотонічний, вміст у ньому NaCl досить для того, щоб при рясному
потовиділенні виникла істотна втрата солей. У перші моменти теплового
навантаження, коли втрати електролітів можуть компенсуватися підвищеним
споживанням води і солі, ці втрати значно більше, ніж на стадії
адаптації. У людей, що працюють при підвищеній температурі навколишнього
середовища, утрати води можуть досягати 1,6 л у годину; відповідно до
цього збільшується і споживання рідини. На початковому етапі роботи
вміст NaCl у поті в таких людей складає 0,3%, а на стадії адаптації –
близько 0,03%.

Мінімальні добові потреби дорослої людини у воді складають близько 1,5
л. щонайменше 500 мол води в добу необхідні для виведення шлаків
бруньками, і не менш 900 мол у добу неминуче видаляють шляхом випару.
Якщо мінімальні добові потреби людини у воді не задовольняються, виникає
гіпертонічна дегідратація.

У немовлят, що характеризуються порівняно високою інтенсивністю
круговороту води, водяний баланс легко порушується. У результаті може
виникати гідропенія. Це явище служить причиною «сольової лихоманки » у
зв’язку з цим при перекладі дитини з харчування молоком на м’які харчові
продукти необхідно давати йому додаткова кількість води.

Потреби у воді і характер харчування . Характер харчування впливає на
потребі у воді. В умовах чисто вуглеводної чи вуглеводно-жирової дієти
ці потреби знижені, тому що розщеплення вутлеців і жирів супроводжується
значним виділенням води. При цьому вуглекислий газ швидко видаляється
легенями. В умовах же дієти, багатої білками, в організмі утвориться не
тільки вуглекислий газ і вода, а також інші продукти метаболізму, що
підлягають виділенню нирками. Чим вище продукція таких речовин, тим
більше води потрібно для екскреції води із сечею. Так, якщо потреби
людини в енергії покриваються переважно за рахунок білка, при щодобовому
прийомі 500 г білка, то кількість води, що утвориться в процесі
метаболізму, складе лише 220 мол. для виведення ж шлаків нирками в цьому
випадку буде потрібно 500 мл води. Крім того, необхідно враховувати
також, що вживання м’яса супроводжується підвищеним прийомом солі. Таким
чином, в умовах переважно білкової дієти потреби організму у воді
зростають.

Усе це особливо важливо враховувати при лікуванні хворих, що страждають
порушеннями функцій нирок, і особливо олігуріею чи гіпостенурією.
Швидкість видалення нирками осмотично активних речовин обмежена
максимально можливою концентрацією таких речовин у сечі, що складає
близько 1200 -1400 мосмоль/л. чим більше таких речовин необхідно
вивести, тим вище повинний бути обсяг сечі і тим значніші потреби у
воді.

Недостатність води. В умовах негативного водяного балансу осмотична
концентрація рідин організму підвищується. Звичайно такий стан виникає
в результаті недостатнього споживання води. Якщо водяний баланс не
відновлюється, виникає дегідратація; кров при цьому стає більш
концентрованою, що приводить до серйозних порушень гемодинаміки. Важка
дегідратація, чи гідропенії, виникає в тому випадку, коли недостатність
води досягає приблизно 10% ваги тіла. Дефіцит води, що складає 20%,
приводить до летального результату.

Водяна інтоксикація. Так називають м’язові судороги центрального генеза,
що виникають після прийому води. Якщо навіть в умовах водяного діурезу
бруньки не можуть виводити достатньої кількості води, виникає позитивний
водяний баланс, осмотична концентрація позаклітинної рідини
підвищується, клітки поглинають воду і набухають. Особливо чуттєві до
зниження осмолярності міжклітинної рідини нервові клітки.

У тому випадку, якщо виведення нирками води знижується, споживання води
варто збільшувати дуже обережно. Спроби лікаря викликати посилений
діурез шляхом надлишкового введення рідини в таких випадках можуть бути
помилковими, тому що можуть привести до водяної інтоксикації.

У людей, що звикли споживати значну кількість води, водяна рівновага
може істотно відхилятися від приведених вище середніх цифр. У тому
випадку, якщо надмірне споживання рідини входить у звичку, гормональні
регуляторні системи швидко перебудовуються відповідно до нових потреб.

ЛІТЕРАТУРА:

Нормальна фізіологія (під ред.В.І.Філімонова),-Київ
“здоров?я,-1994,-с.489-511.

Физиология человека (под ред.Г.И.Косицкого),- Москва
“Медицина”,-1985,с.403-430.

Физиология человека (под ред.Б.И.Ткаченко)
,-Санкт-Петербург,-1994,-т.1,-с.493-528.

Нормальная физиология (под ред.К.В.Судакова),-Москва,
“Медицина”,-1999,-с.359-404.

Физиология человека (под
ред.Н.А.Агаджаняна),-Санкт-Петербург,-1998,-с.370-388.

Физиология человека (под ред.В.М.Покровскьгь,
Г.Ф.Коротько),-Москва,”Медицина”,-1998,-т.2,с.141-182.

Физиология человека (под ред.Р.Щмидта и Г.Тевса),-Москва
,”Мир”,-т.4,с.145-198.

Наточин Ю.В. Физиология почки: формулы и
расчеты,-Ленинград,»Наука»,-1974,-с.59.

Наточин Ю.В. Основы физиологии почки,-
Ленинград,-«Медицина»,-1982,-с.206.

Лекція на тему:

“ФІЗІОЛОГІЯ ЗБУДЛИВИХ ТКАНИН. ЕЛЕКТРОГЕНЕЗ ПРОЦЕСУ ЗБУДЖДЕННЯ. СУЧАСНІ
УЯВЛЕННЯ ПРО БУДОВУ І ФУНКЦІЇ МЕМБРАН“

План лекції

Сучасні уявлення про будову і функції мембран.

Транспорт речовин через біологічні мембрани.

Збудливі тканини та їх загальні властивості.

Електричні явища в збудливих тканинах.

Детальне знайомство з будовою і функціями біологічних мембран дається в
курсах гістології, біофізики. З позицій фізіології важливі такі деталі:
кожна плазматична мембрана має два шари фосфоліпідів. В них вмонтовані
бiлки (інтегральні), а на їх поверхні є периферичні бiлки і вуглеводи.
Останніх багато, особливо в ентероцитах, вони утворюють глікокалікс, що
виконує певну функцію. Зокрема в ентероцитах він використовується як
фільтр при всмоктуванні речовин. Бiлки відіграють важливу роль: це
ферменти (наприклад, що беруть участь в гідролізі АТФ), переносщики,
іонні канали, рецептори. Всі бiлки мембрани синтезуються в
ендоплазматичному ретикулумi, а потім направляються в апарат Гольджі,
відкіля вони розподіляються на відповідні ділянки мембрани.

Мембрана відіграє велику роль у життєдіяльності клітини. Однією з
функцій мембрани є бар’єрно-транспортна: мембрана визначає потоки
речовин, що йдуть через неї, мікросередовище, тобто склад цитоплазми.
Мембрана бере участь в генерації ПД (потенціалу дії), в генерації
енергії (наприклад, мембрани мітохондрій). Мембрани здійснюють функцію
міжклітинної взаємодії – наприклад, передачу сигналу від одного нейрона
до іншого.

ТРАНСПОРТ РЕЧОВИН ЧЕРЕЗ БІОЛОГІЧНІ МЕМБРАНИ

Класифікація. Розрізняють: прямий і опосередкований транспорт. Прямий
– без участі переносщиків, опосередкований – за їх участю. Наприклад,
транспорт глюкози за участю переносщика.

Опосередкований транспорт здійснюється з витратою енергії (активний
транспорт) або без витрати енергії (полегшена дифузія). Прямий
транспорт завжди йде по типу пасивного транспорту.

З сказаного ясно, що другий варіант класифікації – це виділення двох
основних видів транспорту речовин – пасивного і активного.

Третій варіант класифікації – транспорт із зміною архітектури мембрани
(екзоцитоз, ендоцитоз) або без зміни структури мембрани (всі інші види
транспорту).

Четвертий варіант класифікації – це транспорт, спряжений із переносом
двох речовин (котранспорт), що може протікати по типі симпорта (дві
речовини йдуть в одному напрямку – наприклад Nа + глюкоза) або по типу
ангипорта (одна речовина йде в клітину, друга -з клітини або навпаки –
Nа і K). Антипод котранспорту – звичайний транспорт, або уніпорт, тобто
коли переноситься одна речовина, наприклад, молекули глюкози.

Пасивний транспорт. Розрізняють два його види – просту дифузію і
полегшену дифузію. Проста дифузія йде відповідно до закону Фіка – за
хімічним або електрохімічним градієнтом. Наприклад, в клітині натрію 14
ммоль, а в середовищі – 140 ммоль, в цьому випадку пасивний потік
повинний бути спрямований в клітину. В живих системах цей вид
транспорту використовуеться обмежено. Кисень, вуглекислий газ, вода –
вони можуть у такий спосіб здійснювати перехід із клітини в середовище
або навпаки. Важливо, що для пасивної простої дифузії речовина повинна
бути жиророзчинна. Гiдрофiльнi речовини пройти у фосфолiпiдному шарі
мембрани не можуть. В цілому, витрати енергії на цей процес не
стається, тому що дифузія йде за градієнтом. Полегшена дифузія проходить
по двох варiантах- за участю переносщиків або при наявності
спецiалiзованих каналів. Виявлено, що в мембранах є спеціальні
бiлки-переносщики, які специфiчно зв`язуються із транспортованою
молекулою, сприяють її переносу за градіентом концентрації. Таким
чином, витрат енергії не відбувається, а шлях через мембрану
полегшується за рахунок наявності специфічного переносщика.
Специфічність проявляється,наприклад, в тому, що D-iзомери цукрiв
транспортуються таким чином, а L-iзомери нi, або L-амiнокислоти
транспортуються, а D-амiнокислоти нi. Іонні канали – це iнтегральнi
бiлки мембрани, яки виконують функцію транспорту для вiдповiдного iона.
Селективнiсть каналу забезпечується за рахунок геометрiї ( дiаметр
селективного фiльтра), за рахунок внутрiшньоканального розташування
заряджених частинок (наприклад, для катiон-пропускаючих каналiв –
анiоннi частинки).Кожен iонний канал мiстить устя, селективний фiльтр,
ворота i механiзм управління воротами. Частина каналів керується за
рахунок різниці потенціалів на мембрані (потенцiал- залежнi іонні
канали) – для цього поруч із каналом є електричний сенсор, що в
залежності від величимни мембранного потенціалу або відчиняє ворота
каналів, або тримає їх закритими. Другий варіант іонних каналів –
ворота каналів керуються за рахунок рецептора, розташованого на поверхні
мембрани: при взаємодії медiатора (лiганда) з цим рецептором може
відбуватися відкриття іонних каналів. В деяких рецептокеруючих каналах
між рецептором і ворiтним механізмом є проміжна стадія (посередник типу
цАМФ, протеiнкiнизи i т.п.).

Селективнiсть iонних каналів багато в чому визначається геометрією
каналу. Наприклад, кристалічний діаметр іона натрію – 0,19 нм, разом із
гiдратною оболонкою його діаметр становить біля 0,3 нм. Устя каналу
0,3-0,5 нм. Для того, щоб пройти через канал (головне – через
селективний фільтр), іон натрію або iнший іон повинен звільнитися від
гiдратної оболонки і тільки в «голому» виглядi може пройти через канал.
Занадто великий іон не може ввійти в канал, занадто маленький не
спроможний віддати гiдратну оболонку в селективному фільтрі, тому не
може вискочити з каналу.

Натрієві канали мають устя, селективний фільтр, ворiтний механізм.
Ворота в них двох типів – активацiйнi (м-ворота) і iнактивацiйнi
(h-ворота). В умовах спокою (МП=80 м, наприклад), активацiйнi ворота
закриті, але готовi в будь-яку хвилину відчинитися, а iнактивацiйнi
ворота відкриті. При зниженні МП (наприклад, до 60 м) активацiйнi ворота
вiдчиняються і впускають іони натрію в клітину, але незабаром починають
закриватися iнактивацiйнi ворота (відбувається iнактивацiя натрієвих
каналів). Через якiсь час закриваються активацiйнi ворота,
вiдчиняються iнактивацiйнi ворота, і канал готовий до нового циклу.
Канал блокується тетродоксином, місцевими анестетиками (новокаїном,
іншими речовинами). Це використовується в медичній практицi.

Калієві канали теж достатньо селективні – в основному пропускають іони
калію. Вони блокуються тетраетиламонiєвим. Процеси iнактивацii в них
виражені слабко.

Кальцієві канали – мають всі атрибути іонного каналу (устя, ворiтний
механізм, фільтр). Блокуються іонами марганцю, нікелю, кадмiю
(двовалентні іони), а також лікарськими речовинами – верапамiлом,
нiфедипiном, дильтиаземом, що використовуються в клінічній практицi.

Активний транспорт: розрізняють первинно-активний транспорт, при якому
енергія використовуеться на перенос даної речовини проти градіенту його
концентрації, а також вторинно-активний транспорт, при якому енергія на
перенос даної речовини (наприклад, молекули глюкози) використовується за
рахунок механізму переносу іншої речовини (наприклад, натрію).

Первинно-активний транспорт широко представлений в організмі. Це калій
-натрієва помпа, натрій-водневий обмінний механізм, натрій-кальцієвий
обмінний механізм, кальцієва помпа і т.д. Суть його складається в тому,
що в мембрані є переносщик, який володіє АТФ-азною активністю, тобто він
спроможний розщеплювати АТФ і вивільнювати енергію, що і
використовується на перенос речовини. Конкретно: калiй- натрiєва помпа
«викачує» із клітини іони натрію, а «вкачує» іони калію (проти градієнту
концентрації). Щоб здійснити перенос натрію з клітини в середовище,
переносщик (калiй- натрiєва АТФ-аза) всередині клітини з’єднується з
іонами натрію, в результаті активується АТФ-азна активність переносщика,
відбувається гiдролiз АТФ, це викликає звільнення енергії, в результаті
– переносщик переносить натрій у середовище. Тут він втрачає
спорідненість до натрію, але набуває спорідненості до калію і приєднує
його іони. В результаті – змінюється конформація переносщика, і він
(якимось чином?) знову повертається до внутрішньої поверхні мембрани,
вносячи в клітину іони калію. Тут знову він втрачає спорідненість до
іонів калію, але набуває спорідненість до іонів натрію, і цикл
повторюється. Помпа iнгiбується уабаiном (строфантин С). Конкретні
механізми роботи помпи ще багато в чому не ясні.

Вторинно-активний транспорт. В основному представлений в ентероцитах, в
епітелії нирок. Суть його полягає в слiдуючому (на прикладі транспорту
молекули глюкози). Молекула глюкози повинна ввійти в клітину, де її
концентрація набагато вища, ніж у середовищi. Для того, щоб це
вiдбулося, необхідні витрати енергії. Але витрачається енергія, що
раніше була витрачена на транспорт натрію. Справа в тому, що в цій
клітині створюються за рахунок роботи калiй-натрiєвої помпи низькі
концентрації натрію. При наявності високих концентрацій натрію в
середовищi – натрій захоче ввiйти в клітину (за градієнтом). Отже,
молекула глюкози приєднується до специфічного перенощика, до якого
приеднується іон натрію. В результаті градієнту концентрації (для
натрію) цей «комбайн» (переносщик + глюкоза + іон натрію) переноситься
всередину клітини, де глюкоза і натрій вiдщеплюються від переносщика, а
переносщик «іде» знову виконувати свою роботу. Натрій вiдкачується
помпою, а глюкоза покидає клітину з iншоi сторони вже по градіенту
концентрації (полегшена дифузія по типу «транспорт за участю
переносщика»).

В цілому, представлені приклади демонструють наявність у живих системах
котранспорту, коли одним механізмом транспортується одночасно дві
молекули. У випадку калiй- натрiєвої помпи має місце антипорт (калій йде
в одну сторону, натрій у протилежну), у випадку вторинно-активного
транспорту має місце симпорт.

Ендоцитоз і екзоцитоз. Це варіанти транспорту, при яких змінюється
архітектура мембран. Він здійснюється з витратою енергії. Ендоцитоз – це
введення великомолекулярних частинок з середовища в клiтину. Один його
варiант- фагоцитоз, другий- пiноцитоз. Пiноцитоз представляє собою
спосiб утворення клiтиною білкової молекули без її попереднього
гiдролiзу. Такий механiзм, наприклад, має місце в новонароджених, що із
молоком матері одержують антитiла (iмуноглобулiни), через ентероцити,
які потрапляють в організм дитини, будучи цілком незруйнованими і
спроможними до виконання своїх функцій.

Екзоцитоз – це виділення великих молекул із клітини. Приклад тому –
виділення квантів медiатора з везикули в синапсi.

ЗБУДЛИВІ ТКАНИНИ І ЇХ ЗАГАЛЬНI ВЛАСТИВОСТІ

Збудливі тканини – це нервова, м`язева і залозиста структури, що
спроможнi спонтанно або у відповідь на дію подразника збуджуватися.
Збудження – це генерація потенціалу дії (ПД) + поширення ПД + специфічна
відповідь тканини на цей потенціал, наприклад, скорочення, виділення
секрету, виділення кванту медiатора.

Властивості збудливих тканин і показники, їх що характеризують:

Властивості Показники

1. Збуджуваність – здатнiсть збуджуватися Поріг подразнення, реобаза,
хронаксiя, тривалість абсолютної рефрактерноi фази.

2. Провідність – здатність наприклад, проводити збудження, тобто
проводити ПД. Швидкість проведення ПД, у нерва вона може досягати 120
м/с .

3. Скоротливiсть – здатність розвивати силу або напругу при збудженні.
Максимальний розмiр сили, напруги при збудженні

4. Лабільність – або функціональна рухомiсть- спроможнiсть до ритмiчної
активностi. Максимальне число збуджень в одиницю часу.

5. Спроможнiсть виділяти секрет (секреторна активність), медiатор Розмiр
квантового виходу, обсяг секрету.

ЕЛЕКТРИЧНІ ЯВИЩА У ЗБУДЛИВИХ ТКАНИНАХ

Класифікація:

Бiопотенцiали – загальна назва усіх видiв електричних процесів у живих
системах.

Потенціал ушкодження – історично перше поняття про електричну активність
живого (демаркаційний потенціал). Це різниця потенціалів між
неушкодженною і ушкодженої поверхнями живих збудливих тканин (м’язи,
нерви). Розгадка його природи призвела до створення мембранної теорії
бiопотенціалiв.

Мембранний потенціал (МП)- це різниця потенціалів між зовнішньою і
внутрішньою поверхнями клітини (м`язевого волокна) у спокою. Звичайно
МП, або потенціал спокою, складає 50-80 мВ, зі знаком «-» всередині
клітини. При збудженнi клітини реєструється потенціал дії – швидка
зміна мембранного потенціалу під час збудження.

Рецепторний (генераторний) потенціал – зміна МП рецепторних клітин під
час їх збудження.

Постсинаптичнi потенціали (варіанти: збудливий постсинаптичний
потенціал – ЗПСП, гальмiвний постсинаптичний потенціал – ГПСП, окремий
випадок збудливого постсинаптичного потенціалу – ПКП – потенціал
кiнцевоi пластинки).

Викликаний потенціал – це потенціал дії нейрона, що виникає у відповідь
на збудження рецептора, що несе інформацію до цього нейрона.

ЕКГ (грама), ЕЕГ, ЕМГ (мiограмма) – відповідно – сумарна електрична
активність серця, мозку, скелетних м’язів при їх збудженні.

Історія – це Гальванi, Маттеучі, Дюбуа – Реймон, Бернштейн, Ходжкiн,
Хакслi, Катц.

Більш детально усі види бiоелектричноi активності будуть описані в
наступному.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ БIОЕЛЕКТРИЧНИХ ЯВИЩ

Л. Гальвані був першим, хто впевнився в iснуваннi «тваринної електрики».
Його перший (балконий) дослiд полягав в тому, що препарат задніх лапок
жаби на мiдному гачку був пiдвiшений до залiзного балкона. Вiд вiтру вiн
торкався балконних поручнів, i це викликало скорочення м`язiв. По
Гальванi, це було результатом замикання ланцюга струму, в результатi
чого «тваринна електрика» викликала скорочення. Вольта (iталiйскiй
фiзик) заперечив це. Вiн висунув думку, що скорочення обумовлене
наявнiстю «гальванiчноi пари» — залiзо- мiдь. У вiдповiдь Гальванi
поставив другий дослiд (дослiд без залiза), який довів iдею автора:
нервом сполучали пошкоджену i непошкоджену поверхні м`за i у вiдповiдь—
скорочення iнтактного м`яза. На сьогоднi є два основних метода
реєстрацiї бiопотенцiалiв: позаклітинний і внутрішньоклітинний.
Позаклітинний спосіб – це відведення різниці потенціалів між двома
точками тканини, органа. Варіанти – монополярне відведення (один
електрод заземлений), бiполярне відведення (обидва електроди активні).
Контактний спосiб— електроди безпосередньо стикаються з об’єктом
дослідження, дистантний (наприклад, при ЕКГ-графii) – між об’єктом
дослідження й електродами є середовище. В цілому, при позаклітинному
методі відводиться лише частина потенціалу. Мембранний потенціал
вимiряти не можна.

Внутрішньоклітинний спосіб: один електрод – у середовищi, другий
(скляна піпетка) – вводиться в середину клітини. Реєструється різниця
потенціалів між зовнішньою і внутрішньою поверхнями мембрани. Піпетка
попередньо заповнюється розчином хлористого калію.

МЕМБРАННИЙ ПОТЕНЦIАЛ І ЙОГО ПОХОДЖЕННЯ

МП, або потенціал спокою, – це різниця потенціалів між зовнішньою і
внутрішньою поверхнями мембрани в умовах спокою. В середньому в клітин
збудливих тканин він досягає 50-80 мВ, із знаком «-» всередині клітини.
Обумовлений переважно іонами калію. Як відомо, в клітинах збудливих
тканин концентрація іонів калію досягає 150 ммоль/л, у середовищi -.4-5
ммоль (іонів калію набагато більше в клітині, чим у середовищi). Тому за
градієнтом концентрації калій може виходити з клітини, і це відбувається
за участю калієвих каналів, частина яких відкрита в умовах спокою. В
результаті через те, що мембрана непроникна для аніонів клітини
(глутамат, аспартат, органічні фосфати), на внутрішній поверхні клітини
утворюється надлишок негативно заряджених часток, а на зовнішній –
надлишок позитивно заряджених частинок. Виникає різниця потенціалів. Ця
ситуація описується рівнянням Нернста:

Чим вище концентрація калію в середовищi – тим менше це вiдношення, тим
менше величина мембранного потенціалу. Проте розрахована величина, як
правило, нижче реальної. Наприклад, по розрахунках МП повинний бути -90
мВ, а реально -70 мВ. Ця розбіжність обумовлена тим, що iони натрію і
хлору теж вносять свій внесок у створення МП. Зокрема, відомо, що натрію
більше в середовищi (140 ммоль/л проти 14 ммоль/л внутрішньоклітинної).
Тому натрій може ввійти в клітину. Але велика частина натрієвих каналів
в умовах спокою закритi. Тому в клітину входить лише невелика частина
іонів натрію. Але і цього достатньо, щоб хоча б частково компенсувати
надлишок аніонів. Іон хлору, навпаки, входять у клітину (частково) і
вносять негативнi заряди. В результатi величина мембранного потенціалу
визначається в основному калієм, а також натрієм і хлором. Формула
Гольдмана- Ходжкiна (див. у підручнику) описує це явище.

Для того щоб МП підтримувався на постійному рівні, необхідно підтримка
іонної асиметрії. Для цього, зокрема, є калiй- натрiєва помпа (і
хлорна), що відновлює іонну асиметрію, особливо після акту збудження.
Доказом калієвої природи МП є наявність залежності: чим вище
концентрація калію в середовищi, тим менше розмiр МП. Для подальшого
викладення важливо поняття: деполяризацiя (зменшення МП, наприклад, від
мінус 90 мВ до мінус 70 мВ) і гiперполяризацiя. – протилежне явище.

ПОТЕНЦIАЛ ДІЇ

Потенціал дії – це короткочасна зміна різниці потенціалу між зовнішньою
і внутрішньою поверхнями мембрани (або між двома точками тканини), що
виникає в момент збудження. При реєстрації потенціалу дії за допомогою
мiкроелектродноi техніки спостерігається типовий пікоподібний потенціал.
В ньому виділяють такi фази або компоненти:

1. Локальна відповідь – початковий етап деполяризацii.

2. Фаза деполяризацii – швидке зниження мембранного потенціалу до нуля
і перезарядження мембрани (реверсія, або овершут).

3. Фаза реполяризацii – вiдновлення вихідного рівня мембранного
потенціалу; в нiй виділяють фазу швидкоi реполяризацii і фазу повільної
реполяризацii; в свою чергу, фаза повільної реполяризацii представлена
слiдовими процесами (потенціалами):

слiдова деполяризацiя і слiдова гiперполяризацiя. Амплітудно-тимчасові
характеристики потенціалу дії нерва, скелетного м’яза такі: амплітуда
потенціалу дії 140-150 мВ; тривалість піка потенціалу дії (фаза
деполяризацii + фаза реполяризацii) складає 1 -2 мс, тривалість слiдових
потенціалів – 10-50 мс.

Форма потенціалу дії (при внутрішньоклітинному відведенні) залежить від
виду збудливої тканини: в аксона нейрона, кістякового м’яза – шпилясті
потенціали, у гладких м’язів в одних випадках шпилясті, в інших –
платоподiбнi (наприклад, потенціал дії гладких м’язів матки вагітної
жінки – платоподiбний, а тривалість його складае майже 1 хвилину). У
серцевого м’яза потенціал дії має платоподiбну форму.

При позаклітинній реєстрації форма потенціалу iнша, і вона залежить від
того, який вид відведення використовується – монополярний або
бiполярний. При бiполярному відведенні в спокоi різниця потенціалів між
двома точками тканини (наприклад, між точкою 1 і 2) відсутніх. Коли
з`являеться збудження, наприклад, що поширюється в напрямку через точку
1 до точки 2 і далі, хвиля збудження досягає спочатку електрода 1 –
виникає різниця потенціалів, при цьому область в електрода 1 –
електронегативна стосовно області під електродом 2. Коли хвиля досягає
областi під електродом 2, то ця область стає електронегативною стосовно
областi під електродом 1. У цілому виникає двухфазна зміна різниці
потенціалів. При монополярному відведенні в умовах, коли один з
електродів заземлений, потенціал дії за формою однофазний, тому що друга
область завжди має постійний потенціал, рівний 0.

Перед тим, як роздивитися ці закони, необхідно уявити, яким чином
відбувається збудження, тобто якi умови повинні виникнути в збудливій
тканині, щоб вона реалізувала свою спроможнiсть збуджуватися, Основна
умова – це зниження мембранного потенціалу до критичного рівня
деполяризацii (КУД). Будь-який агент, якщо він спроможний це зробити,
одночасно викликає і збудження тканини. Наприклад, МП -70 м. КУД = -50
м. Щоб викликати збудження, треба деполяризувати мембрану до -50 м,
тобто на 20 м знизити її вихідний потенціал спокою. Як тільки МП досягне
рівня КУД, то надалі процес (у силу регенеративностi) буде
продовжуватися самостійно і призведе до відкриття всiх натрієвих
каналів, тобто до генерації повноцінного ПД. Якщо мембранний потенціал
не досягне цього рівня, то в кращому випадку виникне так називаний
місцевий потенціал (локальна відповідь).

Всi агенти, що викликають гiперполяризацiю тканини, у момент впливу не
зможуть викликати збудження, тому що в цьому випадку МП не досягає
критичного рівня деполяризацii, а навпаки, іде від нього.

Форма потенціалу дії ( при внутрішньоклітинному відведенні) залежить від
виду збудливої тканини; в аксонів нейронів, скелетнох м’язів –
пікоподібні потенціали, в гладких м’язах в одних випадках пікоподібні, в
інших – платоподібні ( наприклад, потенціал дії гладких м’язів вагітної
жінки – платоподібний, а його тривалість 1 хв.)

Амплітудні характеристики: якщо при внутрішньоклітинному відведенні
амплітуда ПД досягає 120-150 м, те при позаклітинному відведенні,
особливо при дистантному відведенні,амплітуда ПД складае усього 1-2 м
(наприклад, ЕКГ) або 100-200 мк (ЕЕГ). Інакше кажучи, при позаклітинному
відведенні реєструється тільки сота частина потенціалу. Важливо
підкреслити, що при позаклітинному відведенні реєструється активність
множини одиночних утворень, що деякою мірою можуть збуджуватися
асинхронно. Це відбивається на реальній формі внеклiтинно вiдводного
потенціалу. Така, наприклад, ситуація у вiдношеннi ЕКГ.

ПРИРОДА ПОТЕНЦІАЛУ ДІЇ

При дослідженні ПД аксонiв i соми нервової клітини, ПД скелетного м’яза
було встановлено, що фаза деполяризацii обумовлена значним підвищенням
проникності для іонів натрію, що входять у клітину на початку процесу
порушення й у такий спосіб зменшують існуючу різницю потенціалу
(деполяризацiя). Процес цей має регенеративну природу – чим вище ступінь
деполяризацii, тим вище стає проникність натрієвих каналів, тим більше
входить іонів натрію в клітину і тем вище ступінь деполяризацii. У цей
період відбувається не тільки зниження різниці потенціалів до нуля, але
і зміна поляризованностi мембрани – на висотi піка ПД внутрішня поверхня
мембрани заряджена позитивно стосовно зовнiшньоi (явище реверсії, або
овершута). Проте нескінченно цей процес йти не може: у результаті
закриття iнактивацiйних ворiт натрієві канали закриваються, і притiк
натрію в клітину припиняється. Потім наступае фаза реполяризацii. Вона
пов`язана зі збільшенням виходу з клітини іонів калію. Це відбувається
за рахунок того, що в результаті деполяризацii велика частина калієвих
каналів, що в умовах спокою були закриті, вIдчиняються і «+» заряди
ідуть за межi клітини. Спочатку цей процес йде дуже швидко, потім –
повільно, тому фаза реполяризацii спочатку протiкае швидко (нисхiдна
частина піка ПД), а потім повільно (слiдова негативність). Цей же процес
лежить в основі фази слiдовоi гiперполяризацii. На фонi слiдових
потенціалів проходить активація калiй- натрiевого помпаа. Якщо він
працює в електронейтральному режимі (2 іона натрію виносяться з клітини
в обмін на 2 внесених у клiтину іона калію), то на формі ПД ці процеси
не відбивається. Якщо ж помпа працюе в електронному режимі, коли 3 іона
натрію виносяться з клітини в обмін на 2 вносних в клітину іона калію,
то в результаті на кожний такт роботи помпаа в клітину вноситься на 1
катiон менше, ніж виноситься, тому в клітині поступово зростає надлишок
аніонів, тобто в такому режимі помпа сприяє появі додаткової різниці
потенціалів. Це явище може лежати в основі фази слiдовоi
гiперполяризацii.

Якщо помпа заблокувати, наприклад, за допомогою специфічного блокатора –
строфантина ПРО (уабаiн), то поступово клітина перестає відповідати на
подразники, тому що іонний гетерогенiтет як основа електричної
активності різко знизиться.

Одним із доказів того, що в аксонах, нейронах, скелетних м’язах ПД по
природі натрієвий, є досвіди з гiпонатрiевими розчинами: якщо тканина
помiщена в такий розчин, то розмiр амплітуди ПД знижується і тим на
бiльший розмiр, чим менше в середовищi вмiсту натрію. Блокатори
натрієвих каналів, наприклад,тетродоксин, також призводять до
iнгiбуванню процесу генерації ПД, до зниження амплітудних і тимчасових
характеристик ПД. Анестетики за рахунок їх спроможностI блокувати
натрієві канали теж викликають порушення збуджуваності, що
використовується в клінічній практика для блокади проведення по нерві.

У серцевому м’язі природа ПД iнша: процес деполяризацii обумовлений
іонами натрію і кальцію -ці іони входять в середину клітини на початку
фази деполяризацii. Тому потенціал дії серцевого м’яза може частково
зменшуватися блокаторами натрієвої проникності (тетродоксином,
новокаїном), а частково – блокаторами кальцієвої проникності
(верапамiлом, нiфедипiном). В даний час блокатори кальцієвої проникності
використовуються з метою пригнічення активності клітин серця в умовах
клініки.

В гладких м’язах судин, шлунка, кишечника, матки й iнших утворень
генерація ПД пов`язана з тим, що в момент збудження в клітину входять
головним чином не іони натрію, а іони кальцію. Тому блокатори кальцієвої
проникності, типу верапамiла, гальмують активність гладеньком`язових
клітин. Це використовується в клініці, зокрема, при лікуванні загрози
переривання вагітності, тобто для iнгiбування скорочувальної активності
матки.

Лекція на тему:

«ЗАКОНИ ПОДРАЗНЕННЯ ЗБУДЛИВИХ ТКАНИН. ДІЯ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ НА ТКАНИНИ»

План лекції

Закони подразнення збудливих тканин.

Співвідношення фаз потенціалу дії і збудливості

Методи дослідження збудливості нервів і м’язів.

Закони дії постійного струму на тканини.

Перш ніж розглянути ці закони, необхідно пригадати, яким чином
відбувається збудження, тобто, за яких умов тканина здатна
відповідати на дію подразника збудженням.

Три зауваження:

1. В ряді збудливих тканин величина мембранного потенціалу за часом
непостiйна – вона періодично знижується і самостійно досягає КРД, в
результаті чого виникає спонтанне збудження (автоматiя). Це характерно
для водіїв ритму серця, для деяких гладких м’язів, наприклад, м’язів
матки.

2. Коли на тканину діє подразник (пiдпорогової сили), то він може
викликати зміну КРД. Наприклад, тривала пiдпорогова деполяризацiя
призводить до того, що КРД змінюється: наприклад, у вихідному станi він
складає -50 мВ, а в результаті тривалої деполяризацiї він стає рівним
-40 або -30 мВ. У такій ситуації викликати збудження стає тяжко. В
цілому, це явище одержало назву акомодації збудливої тканини. Воно
лежить в основі закону градієнту (не плутати з поняттям «акомодація
ока»).

3. Для збудження тканини необхідна наявність адекватного зовнішнього
подразника (виняток – тканини, що володіють автоматiєю). Такими
подразниками в природних умовах можуть бути нервовий імпульс, виділення
медiатора. В цілому, у фізіології говорять про два види подразників –
адекватних і неадекватних. Адекватні подразники – це такі впливи, що «у
малих дозах» здатні викликати збудження (тканина в процесі еволюції до
них пристосована). Наприклад, квант світла для фоторецептора, нервовий
імпульс для синапса. Неадекватний подразник теж здатний викликати
збудження, але для цього він повинний бути використаний у великих
«дозах», в результаті, чого тканина може пошкоджуватись.

Для того, щоб подразник викликав збудження, він повинний бути: 1.
достатньо сильним (закон сили), 2. достатньо тривалим (закон часу), 3.
достатньо швидко наростати (закон градієнту). Якщо ці умови не
дотримуються, то збудження не відбувається. Розглянемо докладніше ці
закони подразнення і наслідки, що з них випливають.

Закон сили. Щоб виникло збудження, подразник повинний бути достатньо
сильним – граничним або вище граничного. Звичайно під терміном «поріг»
розуміють мінімальну сила подразника, що здатна викликати збудження.
Наприклад, щоб викликати збудження нейрона при МП = -70 мВ і КРД = -50
мВ, гранична сила повинна бути рівною -20 мВ. Цей закон розглядає також
залежність амплітуди відповіді збудливої тканини від сили подразника
(подразник по силі нижче граничної величини, дорівнює або вище її). Для
поодиноких утворень (нейрон, аксон, нервове волокно) ця залежність
характеризується законом «все або нічого». Наприклад, реєструється
відповідь тканини – потенціал дії аксона. В якості параметра відповіді
візьмемо його амплітуду. Нехай величина подразника складає 10 мВ,
відповідь відсутня (подразник є підпороговим), далі – подразник дорівнює
30 мВ – виникає відповідь у виглядi ПД, його амплітуда дорівнює 130 мВ.
Збільшимо силу подразника (до 50 мВ) – знову генерується відповідь у
вигляді потенціалу дії, його амплітуда дорівнює 130 мВ. Наступний
подразник по силі – 100 мВ, амплітуда ПД – 130 мВ. От приклад закону
«все або нічого».

Якщо мова йде про ціле утворення, наприклад, нервовий стовбур, що
містить окремі аксони, або про скелетний м’яз як сукупність окремих
м’язевих волокон, то в цьому випадку кожне окреме волокно теж відповідає
на подразник по типу «все або нічого», але якщо реєструється сумарна
активність об’єкта (наприклад, позаклiтинно вiдведений ПД), то його
амплітуда у визначеному діапазоні знаходиться в градуальнiй залежності
від сили подразника: чим більша сила подразника, тим більша відповідь.
Приклад: нехай є нервовий стовбур, що складається з 10 аксонiв. Пороги
подразнення для них такі: 30 мВ – 1-й, 40 мВ – 2, 3, 4-й, 50 мВ – 5, 6,
7, 8-й і 60 мВ – 9 і 10-й аксони. Отже, при 30 мВ активується 1 аксон,
при 40 мВ – 4 (1-й + 2,3,4-й), при 50 мВ – 8 (1-й + 2,3,4-й + 5,6,7,
8-й), а при 60 мВ – усі 10 волокон. Таким чином, в межах від 30 до 60 мВ
має місце градуальна залежність. При подальшому збільшенні сили
подразника амплітуда сумарної відповіді постiйна.

Один важливий наслідок цього закону – ведене поняття «поріг подразнення»
(мінімальна сила подразника, здатного викликати збудження). Визначаючи
цей показник, дослідник одержує можливість оцінювати збудливість об’єкта
і порівнювати його з іншими збудливими об’єктами або оцінювати зміну
збудливості в часі, наприклад, при оцінці тривалості абсолютної
рефрактерної фази.

В даному (приведеному вище) прикладі з десятьма аксонами ми можемо
сказати, що самий збудливий аксон – це аксон під номером 1, а найнижча
збудливість в аксонiв під номерами 9 і 10.

Закон часу (або залежність граничної сили подразника від часу його дії).
Цей закон стверджує: подразник, що викликає збудження, повинний бути
достатньо тривалим, впливати на тканину якийсь час, щоб викликати
збудження. Виявилося, що у визначеному діапазоні залежність граничної
сили подразника від тривалості його дії носить характер оберненої
залежності (гіпербола) – чим менше за часом діє на тканину подразник,
тим вища потрібна сила для iнiцiацii збудження. На кривій
(Гоорвега-Вейса-Лапіка) виділяють області, які свідчать про те, що якщо
подразник достатньо тривалий, то гранична сила подразника не залежить
від його тривалості. Ця мінімальна сила одержала назву «реобаза».
Починаючи з деякої величини тривалості імпульсу, гранична сила його
залежить від тривалості – чим менше тривалість, тим вище повинна бути
сила подразника. Вводиться поняття «корисний час» – мінімальний час,
протягом якого подразник даної сили повинний діяти на тканину,щоб
викликати збудження. Якщо сила подразника дорівнює двом реобазам, то
корисний час для такого подразника має назву – хронаксiя. (Отже,
хронаксiя – це корисний час подразника, сила якого дорівнює 2 реобазам).
В клінічній медицині й у фізіології реобаза і хронаксiя широко
застосовуються для оцінки стану збудливих тканин, наприклад, у клініці
нервових хвороб, у хірургії при лікуванні поранень нервів. Збудливі
тканини істотно відрізняються друг від друга по цих показниках.
Наприклад, у нервів, що інервують передню групу проксимальних м’язів
верхніх кінцівок хронаксiя дорівнює 0,08-0,16 мс, а в м’язів – 0,2-0,5
мс, тобто набагато більше. При поразці нерва хронаксiя збільшується. У
фізіології і клінічній практиці використовується спеціальний прилад –
хронаксиметр, що дозволяє визначити хронаксiю і реобазу м’язів (рухова
хронаксiя), чутливих нервових волокон (чутлива хронаксiя),
вестибулярного апарата (при подразненні сосцевидного вiдростка),
сітківки (спалахи світла при її електричній стимуляції).

Другий важливий наслідок цього закону: занадто короткі по тривалості
імпульси не здатні викликати збудження, яким би сильним не був стимул.
Це застосовується у фізіотерапії: використовують струми високої частоти
для одержання калоричного ефекту.

Закон градієнту. Для того, щоб подразник викликав збудження, він повинен
наростати достатньо швидко. Якщо подразник наростає повільно, те в силу
розвитку акомодації (iнактивацii натрієвих каналів), відбувається
підвищення порогу подразнення, тому для одержання збудження величина
стимулу повинна бути більше, чим якби він наростав миттєво. Залежність
величини граничної сили подразника від швидкості його наростання теж
носить гіперболічний характер (є обернено-пропорційною залежністю).
Мінімальний градієнт – це мінімальна швидкість наростання подразника,
при якій тканина ще здатна відповісти збудженням на даний подразник. Цей
показник теж використовується для характеристики збудливості. Нерв, що
володіє більш високою збудливістю, чим скелетний м’яз, швидше аккомодує,
тому мінімальний градієнт у нього вище (наприклад, 10 м/с), чим у м’яза
(2 м /с, наприклад). В практиці, виходячи з існування такого закону, для
нанесення електричного подразнення на збудливу тканину з метою оцінки її
функціонального стану звичайно використовують прямокутні електростимули
– стимули, в яких фронт наростання дуже високий (нескінченно швидкий).
Для визначення мінімального градієнту й інших показників, що
характеризують властивість акомодації, використовуються пилоподiбнi
токи; нахил пилки регулюється, і це дозволяє визначити мінімальний
градієнт.

В цілому, закон градієнту має й інші аспекти, наприклад, методика
застосування лікарських речовин, загартовування .

СПІВВІДНОШЕННЯ ФАЗ ПОТЕНЦІАЛУ ДІЇ І ЗБУДЛИВОСТІ

Коли тканина збуджується- генерує ПД, то тимчасово (відповідно з
тривалістю ПД) у ній змінюється збудливість: спочатку тканина стає
цілком незбудливою (абсолютна рафрактернiсть) – любий по силі стимул не
здатний викликати в ній нове збудження. Ця фаза звичайно
спостерігається під час піку ПД. Потім відбувається поступове
відновлення збудливості до вихідного стану (фаза відносної
рефрактерностi) – в цей момент подразник може викликати збудження
(генерацію нового ПД), але для цього він повинний бути набагато більше
граничного (вихідного). Потім (у фазу слiдовоi деполяризації
збудливість підвищується (суперзбуджуванiсть, або фаза екзальтації). В
цей момент пiдпороговi подразники можуть викликати збудження. Нарешті, у
тканинах, в яких яскраво виявляється слiдова гiперполяризацiя,
спостерігається ще одна фаза – субнормальної збуджуванностi (зниженої
збуджуваності).В аксона, у соми нервової клітини, у скелетних м’язів
тривалість абсолютної рефрактерності складає 0,5-2 мс, тривалість
відносної рефрактерностi – 5-10 мс, тривалість супернормальноi
збудливості – у межах 20-50 мс. У серцевого м’яза тривалість АРФ біля
300 мс – набагато більше і це має великий фізіологічний зміст – це
період, заборонений для нового скорочення. В основі рефрактерностi
лежать процеси iнактивацii натрієвих каналів і відновлення активності
цих каналів.

Як визначити тривалість АРФ, ВРФ? Для цього звичайно об’єкт дослідження
подразнюють двома стимулами: спочатку надходить 1-й стимул
(надпороговий), у відповідь на який тканина генерує ПД, потім, із
регульованим (за бажанням експериментатора) інтервалом подається 2-й
стимул тієї ж сили. Якщо він викликає ПД, то дослідження повторюють і
інтервал між 1-м і 2-м стимулом зменшують. Ця процедура триває доти,
поки другий стимул не буде здатний викликати ПД, навіть якщо величина
стимулу буде набагато перевищувати вихідне значення.

МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ ЗБУДЛИВОСТІ НЕРВІВ І М’ЯЗІВ

Для дослідження збудливості можна застосувати такі показники як поріг
подразнення, реобазу, хронаксiю, швидкість акомодації, мінімальний
градієнт, тривалість АРФ i ВРФ (див. вище). Лабільність збудливих тканин
визначається по максимальному числу збуджень в одиницю часу у відповідь
на ритмічні подразнення, а також по тривалості абсолютної рефрактерноi
фази.

ДІЯ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ НА ТКАНИНИ

У 1859 р. Пфлюгер сформулював закон полярної дії струму: при дії
постійного струму збудження відбувається тільки в момент замикання або
тільки в момент розмикання ланцюга постійного струму. При цьому в момент
замикання воно виникає під катодом, а в момент розмикання – під анодом.
Чому важливий цей закон і зараз, більш 100 років із моменту його
відкриття? Справа в тому, що розуміння цього закону дало можливість
пояснити збудження і процеси, що лежать в його основі. Він пояснює
механізми, що лежать в основі зміни КРД. Отже, цей закон – спробний
камінь загальної фізіології збудливих тканин.

При замиканні ланцюга постійного струму змінюється сила подразника. Тому
збудження виникає або в момент замикання, або в момент розмикання (по
суті – це закон градієнту). При замиканні під катодом відбувається
деполяризацiя, і якщо вона достатня для досягнення КРД, то виникає
збудження – генерується ПД. Якщо цього не відбувається, то в області
катода змінюється збудливість: вона зростає спочатку (електротон,
кателектротон), але потім, внаслідок iнактивацii натрієвих каналів різко
знижується. Це одержало назву катодичної депресії. Явище депресії
відкрив пермський фізіолог Б. Ф. Верiго. Це явище, мабуть, лежить в
основі такого процесу, як пресинаптичне гальмування. Під анодом при
замиканні ланцюга постійного струму підвищується величина мембранного
потенціалу – виникає гiперполяризацiя. Тому при замиканні ланцюга струму
збудження не виникає. Збудливість знижується (явище анелектрона). Проте,
якщо струм діє довго, то в умовах гiперполяризацii КРД знижується (МП
наближається до вихідного рівня), тому при розмиканні ланцюга струму в
області анода виникає збудження (величина мембранного потенціалу, що
зменшується швидко КРД).

Отже, явище анелектротона і феномен появи збудження в області анода при
розмиканні ланцюга постійного струму розкрили важливий механізм – зміна
КРД в процесі функціонування збудливих тканин.

Закон полярної дії струму може використовуватися і на практиці: якщо
потрібно заблокувати проведення збудження по нерву (больова рецепція,
наприклад), то можна використовувати постійний струм, при цьому в
області розташування анода збудливість буде знижена, що призведе до
блокади проведення збудження. Аналогічно – при тривалій деполяризацii в
області катода (коли виникає катодична депресія).

Лекція на тему:

“ТРАВЛЕННЯ В РОТОВІЙ ПОРОЖНИНІ”

План:

Значення травлення для організму.

Функції травної системи

Травлення в ротовій порожнині

Секреторна функція слинних залоз, склад i властивості слини.

Регуляція слиновиділення.

Механізм жування

Механізм ковтання

Життя в своїх різноманітних проявах вимагає поживних речовин для
забезпечення пластичних процесів і компенсації енергетичних витрат.
Природним джерелом цих речовин є їжа, з якою в організм поступають
білки, жири, вуглеводи, мінеральні солі і вітаміни.

Поживні речовини, крім мінеральних солей і води, не поступають в
організм у готовому для засвоєння виді, атому не можуть попасти через
клітинні мембрани у внутрішнє середовище, що в процесі еволюції
приводить до формування травної системи (sistema digesterum),
якаскладається з травного тракту та великих травних залоз, і де під час
травлення відбувається розщеплення складних компонентів їжі до простих
сполук та їх всмоктування. Таким чином,травлення-це сукупність процесів,
завдяки яким забезпечується фізична та хімічна переробка харчових
продуктів до хімічних сполук, що втратили видову специфічність та
придатних для обміну речовин в організмах живих істот.

Головними функціями травної системи вважаються:

– секреторна – вироблення та виділення залозистими клітинами травних
соків (слина, шлунковий, підшлунковий, кишковий сік, жовч), що містять
ферменти та складники які забезпечують їх високу активність.

– моторно-евакуаторна або рухова – здійснюється м’язами травного тракту
і забезпечує зміну агрегатного стану їжі (подрібнення, перемішування) та
пересування її в аборальному напрямку.

-всмоктувальна – забезпечує транспорт кінцевих продуктів травлення,
води, солей та вітамінів через слизову оболонку із порожнини травного
тракту у внутрішнє середовище організму (міжклітинна рідина, кров,
лімфа).

– екскреторна (видільна) – виділення з травними секретами природних
метаболітів, солей важких металів, лікарських речовин або їх
метаболітів.

– інкреторна – виділення специфічними клітинами слизової оболонки
шлунково-кишкового тракту та підшлункової залози гормонів, які
стимулюють або гальмують функції органів травлення.

– захисна – здійснюється завдяки бар’єрній функції шлунково-кишкового
тракту (бактеріоцидна, бактеріостатична, дезінтоксикаційна) та
рефлекторним механізмам.

– рецепторна (аналізаторна) – хемо- і механорецептивні поля внутрішніх
поверхонь органів травного тракту можуть бути загальними для
рефлекторних дуг вісцеральних і соматичних рефлексів.

– гемопоетична – здійснюється гемаміном (продукт залозистих клітин
слизової оболонки шлунка), що стимулює всмоктування ціанкобаламіну,
необхідного для дозрівання еритроцитів. Крім того, слизова оболонка
шлунка, тонкої кишки та печінки депонує ферритин, який приймає участь в
синтезі гемоглобіну.

Необхідно звернути увагу на тe, що функції травного тракту у чоловіків,
дітей і жінок мають свої особливості. Відмінність функцій проявляється в
різній чутливості, активації та перебігу травних процесів, що пов’язано
з статевою і віковою диференціацією тканин.

Ротова порожнина – є початковим відділом травного тракту, де
здійснюється: подрібнення та змочування їжі слиною, аналіз смакових
властивостей речовин і розподіл їх на харчові та ті, що відкидаються;
захист травного тракту від попадання неякісних харчових речовин і
екзогенної мікрофлори; початковий гідроліз вуглеводів та формування
харчової грудки; подразнення механо-, хемо-, терморецепторів, що
викликають збудження діяльності не тільки власних, але й травних залоз
шлунка, підшлункової залози, печінки, дванадцятипалої кишки,
всмоктування деяких речовин. Крім того, вона виконує роль зовнішнього
бар’єру в захисті організму від патогенної мікрофлори, завдяки наявності
в слині бактеріоцидної речовини лізоциму (муромідаза), антивірусній дії
нуклеази слини, здатності імуноглобуліну A слини зв’язувати екзотоксини,
фагоцитозу лейкоцитів (4000 в 1 см3 слини), пригніченню патогенної
мікрофлори власною сапрофітною мікрофлорою ротової порожнини.

Слинними залозами виробляються гормоноподібні речовини, які приймають
участь в регуляції фосфорно-кальцієвого обміну в кістках і зубах, в
регенерації епітелію слизової оболонки порожнини рота, стравоходу,
шлунка, регенерації симпатичних волокон при їх пошкодженні.

Їжа знаходиться в ротовій порожнині 16-18 секунд і за цей час слина, що
виділяється в ротову порожнину розчиняє розчинні і обволікає тверді,
змочує сухі речовини, нейтралізує подразнюючі рідини чи зменшує їх
концентрацію, полегшує видалення неїстивних речовин, що відкидаються
шляхом змивання їх з слизової оболонки порожнини рота.

У порожнину рота відкриваються вивідні протоки трьох пар великих слинних
залоз: привушних, підщелепних та під’язикових, окрім них в слизовій
оболонці рота є численні дрібні залози, які за розміщенням називаються:
губними, щічними, піднебінними та язиковими. B ділянці язика
розташовані: передня слинна залоза на нижній поверхні кінчика язика, на
корені язика – залози, протоки яких впадають у проміжки між листовидними
та жолобовидними пипками. Вивідні протоки губних, щічних залоз
відкриваються у присінок рота, а підщелепних, під’язикових, піднебінних
та язикових –у власне ротову порожнину. За характером секрету залози
поділяються на білкові, слизові та змішані.

Слина – це суміш секретів трьох великих і множини малих слинних залоз.
До секрету, що виділяється в ротовій порожнині, домішуються епітеліальні
клітини, частинки їжі, слинні тільця (нейтрофільні лейкоцити, лімфоцити,
слиз, мікроорганізми).

До складу секрету слинних залоз входить 98-99% води, а все інше –
твердий залишок, в який входять мінеральні аніони хлоридів, фосфатів,
бікарбонатів, йодидів, бромідів, фторидів, сульфатів. У слині є катіони
натрію, калію, кальцію, магнію і мікроелементи – залізо, мідь, нікель,
літій та інші. Концентрація таких речовин, як йод, калій, стронцій
набагато більше, ніж у крові. Органічні речовини представлені головним
чином білками (альбуміни, глобуліни, ферменти), але крім них в слині ще
є азотовмісні компоненти (сечовина, аміак, креатинин, вільні
амінокислоти, гамма-аміноглютамінат, таурин, фосфоетаноламін,
оксіпролін, вітаміни). Частина цих речовин переходить в слину з плазми
крові без змін, а частина (амілаза, глікопротеїни) синтезується в
слинних залозах.

Великі та малі слинні залози виділяють у нормі різний за складом і
кількістю секрет. Привушні залози секретують рідку слину з вмістом
великої кількості хлоридів калію і натрію, ферменти – каталазу(здійснює
гідроліз перекису водню до води і кисню) і амілазу. Остання в своєму
складі має кальцій, без якого вона не діє. Для виконання своїх функцій
амілазі необхідні йони хлору. Лужної фосфотази в цьому секреті немає,
але активність кислої фосфотази дуже висока. Підщелепні залози
секретують продукт, який містить велику кількість органічних речовин
(муцин, амілаза) і невелику кількість роданістого калію. 3 мінеральних
речовин переважають солі: хлориди натрію, хлориди кальцію, фосфат
кальцію, фосфат магнію. Амілази значно менше, ніж у секреті привушної
залози.

Під’язикові залози виділяють слину, багату на муцин і мають сильну лужну
реакцію. Активність лужної і кислої фосфотаз в цій слині дуже висока.
Консистенція слини в’язка та клейка.

У порожнині рота слина виконує травну функцію, а крім того захисну і
трофічну функції для емалі зуба.

Травна функція полягає в підготовці порції їжі до ковтання і травлення.
Прижуванні їжа змішується з слиною, яка становить 10-12% від її
кількості. Муцин сприяє формуванню харчової грудочки і ковтанню, це
найважливіший органічний компонент слини.

У порожнині рота слина виконує функцію травного соку. До її складу
входить близько 50 ферментів, які відносяться до гідролаз, оксиредуктаз,
трансфераз,

Захисна функція слини полягає в тому, що вона захищає слизову оболонку і
зуби від висихання, фізичних та хімічних пошкоджень їжею, вирівнює
температуру їжі, зв’язує як амфотерний буфер кислоти та основи, відмиває
наліт з зубів, сприяє самоочищенню порожнини рота і зубів; наявність
лізоциму – ферментоподібного білку, який має бактеріоцидні властивості,
надають їй можливості приймати участь у захисних реакціях організму та в
процесах регенерації епітелія при пошкодженнях слизової оболонки рота.

Склад i функції слини

№ п/п Основні складники Функції

1. Вода (близько 99% загального складу слини). Забезпечує змочування і
розчинення складників їжі для появи відчуття смаку і первинних травних
реакцій. Зволожує ротову порожнину. Сприяє мовленню.

2. Бікарбонати. Підтримують реакцію слини (рН: 5,25-8,0).

3. Хлориди. Активують слинну амілазу – фермент, що розщеплює крохмаль.

4. Імуноглобулін А (IgA) Складова частина слинної антибактеріальної
системи.

5. Лізоцим Бактерицидний фермент, запобігає карієсу, приймає участь в
процесах регенерації епітелію слизової оболонки рота

6. Муцин. Глікопротеїд, що сприяє утворенню слизу та формуванню харчової
грудочки.

7. Слиз. Бере участь в утворенні харчової грудочки. Сприяє ковтанню.
Забезпечує буферні властивості слини.

8. Фосфати. Підтримують pH слини.

9. Слинна альфа-амілаза (птиалін). Каталізує розщеплення поліцукрів до
дицукрів

10 Сечовина, сечова кислота. He виконують травної функції; є продуктами
екскреції.

11. Мальтаза (глюкозидаза). Розщеплює мальтозу і сахарозу до моноцукрів.

Виділення слини є складним рефлекторним актом, що здійснюється не тільки
внаслідок подразнення рецепторів ротової порожнини їжею або іншими
речовинами (безумовно-рефлекторні подразники), але при одночасному
подразненні зорових, нюхових, слухових рецепторів видом, запахом їжі,
подіями і обстановкою, в якій відбувається споживання їжі
(умовно-рефлекторні подразнення).

Збудження, що виникає в наслідок подразнення механо-, хемо- і
терморецепторів ротової порожнини досягає центру слиновиділення
довгастого мозку по аферентним волокнах V, VІІ, IX, X пар
черепно-мозкових нервів. Еферентні впливи до слинних залоз поступають по
парасимпатичних та симпатичних нервових волокнах. Прегангліонарні
парасимпатичні волокна до під’язикових і підщелепних слинних залоз ідуть
в складі 6apaбанної струни (гілка VII пари) до гангліїв, які розташовані
у тілі одноіменних залоз. Постангліонарні волокна досягають секреторних
клітин і судин залоз. До привушних залоз прегангліонарні парасимпатичні
волокна ідуть від нижнього слиновидільного ядра довгастого мозку в
складі ІХ пари до вушного вузла, від якого постангліонарні волокна
прямують до секреторних клітин і судин залоз.

Прегангліонарні симпатичні волокна, що інервують слинні залози є
аксонами нейронів бокових рогів ІІ-VI грудних сегментів спинного мозку,
які скінчуються у верхньому шийному ганглії, а від його нейронів
постгангліонарні волокна досягають слинних залоз.

Подразнення парасимпатичних нервів (холінергічна стимуляція) в
експерименті на тваринах супроводжується значною секрецією рідкої слини
з невеликою кількістю органічних речовин. Подразнення симпатичних нервів
(адренергічна стимуляція) сприяє виділенню невеликої кількості слини, в
якій є муцин, що робить її густою і в’язкою. Ефекти, що спостерігаються,
дозволяють назвати парасимпатичні нерви секреторними, а симпатичні –
трофічними. При “харчовій” секреції парасимпатичні впливи на слинні
залози значно сильніші, ніж симпатичні.

Рефлекторний механізм є основним, але не єдиним при збудженні
слиновиділення. Секреція слини можлива під впливом гормонів гіпофізу,
підшлункової і щитовидної залоз, статевих гормонів. Виділення великої
кількості слини (гіперсалівація) спостерігається при асфіксії, внаслідок
подразнення слиновидільного центру вуглекислотою, при запаленнях
слизової оболонки порожнини рота; при захворюваннях органів травлення,
під час блювоти. Виділення слини може бути стимульоване вегетотропними
засобами – пілокарпін, який стимулює М-холінорецептори; прозерпін – який
підвищує розщеплення холінестерази, внаслідок чого дія ацетилхоліну стає
більш тривалою.

Жування – це складний рефлекторний фізіологічний акт, який
супроводжується розриванням, подрібненням і розтиранням харчових
речовин, змочуванням їх слиною, первинною хімічною обробкою і
формуванням харчової грудки. Жування забезпечує якість механічної та
хімічної обробки їжі і визначає час перебування її в ротовій порожнині;
здійснює рефлекторні впливи на секреторну і моторну діяльність всього
шлунково-кишкового тракту.

У здійсненні жування приймають участь верхня та нижня щелепи з зубними
рядами, жувальні та мімічні м’язи, слизова оболонка рота, язик, м’яке
піднебіння, слинні залози. У людини під час жування здійснюються
різноманітні рухи нижньої щелепи, яка поперемінно зміщується в
горизонтальній та вертикальній площинах. Завдяки такому характеру руху
нижні зуби стикаються з верхніми. Фронтальні зуби забезпечують
відкусування шматка їжі, при цьому нижня щелепа рухається вверх і вниз.

Подрібнення їжі здійснюється премолярами завдяки підніманню нижньої
щелепи і змиканню зубних рядів. Розмелюється їжа молярами при
горизонтальних зміщеннях нижньої щелепи. Скороченнями м’язів язика та
щік забезпечується подача їжі між зубні ряди. М’язи, що замикають
порожнину рота, запобігають випадінню їжі з рота.

Чим повноцінніше акт жування, тим більш якісним є процес травлення в
нижніх відділах шлунково-кишкового тракту. Це обумовлено тим, що між
руховими актами в різних відділах травної системи існує рефлекторний
зв’язок. Під час інтенсивного жування виникає рефлекторне тонічне
скорочення гладеньких м’язів шлунка, а під час ковтання їх рефлекторне
розслаблення. Жування впливає і на секреторну функцію травного тракту:
чим повноцінніша функція жування, тим рясніше і більш якісна секреція
шлунка, підшлункової залози в період складнорефлекторної фази травлення.
Встановлено, якщо функція жування зберігається навіть у незначному
ступені, кислотність шлункового соку залишається нормальною. При
відсутності жування кислотність значно знижується.

Регуляція жування здійснюється рефлекторно. Збудження від рецепторів
слизової оболонки ротової порожнини (механо-, хемо-, терморецепторів)
передається по аферентним волокнам трійчастого, язикоглоткового і
верхнього гортанного нервів і барабанної струни в центр жування, який
знаходиться в довгастому мозку. Збудження від центру до жувальних м’язів
поступає по еферентних волокнах трійчастого, лицевого та під’язикового
нервів. Te що можливо довільно регулювати функцію жування, дає
можливість думати, про існування його коркової регуляції.

Ковтання – складний рефлекторний акт, з допомогою якого їжа переходить з
ротової порожнини в стравохід і шлунок. Ковтання – це ланцюг послідовних
пов’язаних один з одним етапів, які можна розділити на 3 фази:

l) ротову (довільна);

2) глоткову (недовільна, швидка);

3) стравохідну (недовільна, повільна).

Ротова фаза ковтання розпочинається з моменту, коли харчова грудочка
(об’єм 5-15 см3) скоординованими рухами щік і язика просувається до
кореня язика, за передні дужки глоткового кільця, і з цього моменту
починається друга – глоткова фаза ковтання, яке тепер стає недовільним.

Глотка являє собою конусоподібну порожнину, розміщену позаду носової,
ротової порожнини і гортані. Псділяється вона на 3 частини: носову,
ротову і гортанну. Носова частина виконує дихальну функцію, стінки її
нерухомі і вона не спадається, її слизова вкрита війчастим епітелієм,
респіраторного типу. Ротова частина глотки за своєю функцією є змішаною,
тому що в ній перехрещуються травні і дихальні шляхи.

Подразнення харчовою грудочкою рецепторів слизової оболонки м’якого
піднебіння і глотки, стимулює 2 фазу ковтання. Аферентні імпульси
передаються поязикоглотковому нерву до центру ковтання у довгастий
мозок. Від нього еферентні імпульси йдуть до м’язів ротової порожнини,
глотки, гортані і стравоходу, по волокнам під’язикових, трійчастих,
язикоглоткових, блукаючих нервів і забезпечують виникнення координованих
скорочень м’язів язика і м’язів, що піднімають піднебінну завіску.
Завдяки скороченням цих м’язів вхід в порожнину носа закривається
м’ягким піднебінням, розкривається вхід в глотку, куди язик проштовхує
харчову грудочку. Одночасно зміщується під’язикова кістка, піднімається
гортань і надгортанник nepeкриває вхід в гортань, чим попереджується
попадання їжі в дихальні шляхи. Разом з тим відкривається верхній
сфінктер стравоходу, куди поступає харчова грудка і починається
стравохідна фаза переміщення харчової грудки – це проходження їжі по
стравоходу і перехід її у шлунок.

Стравохід (esophagus) це трубка, відносно невеликого діаметру з добре
розвинутим м’язовим шаром, що з’єднує глотку та шлунок і забезпечує
пересування їжі в шлунок. Довжина стравоходу від передніх зубів через
глотку 40 – 42 см. Якщо до цієї величини додати 3,5 см., то ця відстань
буде відповідати довжині зонду, щоб отримати шлунковий сік для
дослідження.

Пересування харчової грудочки по стравоходу обумовлено:

а) перепадом тиску між порожниною глотки і початком стравоходу (на
початку ковтання в порожнині глотки 45 мм.рт.ст., в стравоході – до 30
мм.pт.cт.);

б) перистальтичними скороченнями м’язів стравоходу;

в) тонусом м’язів стравоходу, який в торакальному відділі майже в 3 рази
нижче ніж в шийному;

г) силою тяжіння харчової грудочки.

Швидкість проходження їжі по стравоходу залежить від консистенції:
тверда проходить за 8-9 c., рідка -1-2 c.

Центр ковтання через ретикулярну формацію пов’язаний з іншими центрами
довгастого і спинного мозку. Збудження, яке їх охоплює в момент ковтання
викликає гальмування діяльності дихального центру і зниження тонусу
блукаючого нерва, що супроводжується зупинкою дихання і збільшенням
частоти серцевих скорочень.

Лекція на тему:

“ТРАВЛЕННЯ В ШЛУНКУ”

План:

Особливості травлення в шлунку.

Морфо-функціональна характеристика шлунка

Склад i властивості шлункового соку.

Роль хлористоводневої кислоти у травленні

Ферменти шлункового соку

Роль шлункового слизу у травленні

Регуляція шлункової секреції

Виділення шлункового соку нa різні харчові речовини

Гальмування шлункової секреції

Моторна діяльність шлунка

Регуляція моторної діяльності шлунка

Шлунок є відділом травного тракту, де їжа змішана з слиною, вкрита
в’язким слизом залоз стравоходу затримується від 3 до 10 годин для
механічної та хімічної обробки до евакуації хімуса в кишку. Цей відділ
шлунково-кишкового тракту здійснює функції:

– депонування, зберігання, зігрівання їжі;

– секреторну – відділення шлункового соку, який забезпечує хімічну
обробку їжі;

-рухову – перемішування їжі з травними соками, подрібнення її і
пересування порціями в дванадцятипалу кишку;

– всмоктування в кров незначних кількостей речовин, що поступили з їжею;
речовини розчинені в спирті всмоктуються в значно більших кількостях;

– екскреторну – виділення разом із шлунковим соком у порожнину шлунка
метаболітів (сечовина,сечова кислота, креатин, креатинін), концентрація
яких у внутрішньому середовищі перевищує порогові значення, а так само
речовин, які поступили в шлунково-кишковий тракт ззовні (солі важких
металів, йод, фармакологічні препарати);

– інкреторну – синтез та виділення біологічно активних речовин
(гормонів), що приймають участь в регуляції шлункових та інших
секреторних залоз травного тракту (гастрин, гістамін, соматостатин,
мотилін та інші).

– захисну – бактеріоцидна та бактеріостатична дія шлункового соку та
повернення назовні недоброякісної їжі, що попереджує попадання її в
наступні відділи ШКТ.

– гемопоетичну – синтез речовини (внутрішний фактор Касла), яка сприяє
всмоктуванню вітаміна B12.

Шлунок являє собою мішкоподібне розширення травного тракту, який може
мати в нормальному стані форму панчохи або рога.

Стінка шлунка складається з трьох оболонок:

– слизової оболонки (tunica mucosa), із сильно розвиненою підслизовою
основою (tela submucola), яка має особливий рельєф із складками, полями,
ямками;

– м’язової оболонки (tunica muscularis);

– серозної оболонки (tunica serosa).

Слизова оболонка складається з трьох шарів: епітелію, власної та
м’язової пластинок. Порожнина шлунка вкрита одним шаром епітеліоцитів
(циліндричним епітелієм), поверхнева плазмолема яких, утворює
мікровосинки. B апікальній частині клітини нагромаджуються гранули
слизового секрету, який виділяючись обволікає слизову оболонку для
захисту її від дії шлункового соку. Таким чином, слизова оболонка являє
собою суцільне залозисте поле. Поверхневий епітелій вростає у власну
пластинку оболонки і утворює шлункові ямки, біля дна яких розміщені
активно проліферуючі малодиференційовані клітини. По мірі диференціації
вони пересуваються до поверхні, де й злущуються в просвіт шлунка. Власна
пластинка утворена пухкою сполучною тканиною, в якій залягають шлункові
залози. Останні поділяються на власні, кардіальні та пілоричні. Власні
залози, нерозгалужені або слабо розгалужені, трубчасті, розміщені у
ділянці дна шлунка. Секреторний відділ утворений дном і тілом залози,
побудований з головних екзокриноцитів, обкладинних екзокриноцитів,
шийкових та додаткових мукоцитів і ендокриноцітів. Головні клітини
розташовуються переважно в ділянці дна та тіла залози. У зимогенних
гранулах білкового секрету, що локалізуються в апікальній частині
клітини, утримуються секреторні продукти головних клітин – пепсиноген і
хімозин. Обкладинні клітини, характерною особливістю яких є велика
кількість мітохондрій в цитоплазмі і розгалужена система
внутрішньоклітинних канальців, по яких секрет виводиться у просвіт
залози, розміщені поодинці в ділянці дна та тіла залози і виділяються
Н+-йони.

Вивідна протока залози складається з перешийка і шийки. Вона утворена
шийковими мукоцитами і поодинокими додатковими мукоцитами, в апікальній
частині яких накопичуються секреторні гранули слизу.

B стані спокою “натще” з шлунка людини можна відсмоктати біля 50 мл
шлункового вмісту нейтральної або слабокислої реакції рН-6.0. Цей вміст
являє собою суміш слини та шлункового соку (так звана “базальна”
секреція). Можуть бути включені компоненти вмісту дванадцятипалої кишки,
який інколи закидається у шлунок.

Загальна кількість шлункового соку, який секретується шлунковими
залозами у людини при звичайному харчовому режимі, складає 1,5 – 2,5 л
на добу. Це безкольорова, прозора, слабо опалесцуюча рідина з питомою
вагою 1.002-1.007, в якій можуть плавати шматочки слизу. Шлунковий сік
має кислу реакцію рН-0.8-1.5) за рахунок вмісту в ньому хлористоводневої
кислоти (0.3-0.5%). Кількість води в соці 99.0-99.5%, твердого залишку
1.0-0.5%. Твердий залишок складається з органічних і неорганічних
речовин (хлоридів, сульфатів, фосфатів, бікарбонатанатрію, калію,
кальцію, магнію). Основний неорганічний компонент шлункового
соку-хлористоводнева кислота, може бути у вільному стані та зв’язаною з
протеїнами.

Органічна частина твердого залишку – це ферменти, мукоїди(шлунковий
слиз). Один з видів мукоїдів – гастромукопротеїд (внутрішній фактор
Кастла) необхідний для всмоктування вітаміну В12. Крім цього в соці
міститься невелика кількість азотовмісних речовин небілкової природи
(сечовина, сечова і молочна кислоти та інші).

Хлористоводнева кислота HCl, яка попадає в просвіт шлунку є необхідною
для травлення тому що:

– сприяє перетворенню пепсиногена в пепсин шляхом відщеплення
інгібуючого білкового комплекса;

– створює оптимальний pH для дії протеолітичних ферментів шлункового
соку;

– викликає денатурацію і набухання білка, що сприяє розщепленню його
ферментами;

– забезпечує антибактеріальні властивості соку;

– приймає участь в регуляції секреції шлункових і підшлункової залоз,
гамуючи утворення гастрину та стимулюючи синтез секретину та інших
гастроінтестинальних гормонів;

– стимулює секрецію фермента ентерокінази ентероцитами 12-ти палої
кишки;

– приймає участь у створожуванні молока, створюючи оптимальні умови
середовища;

– впливає на моторну активність шлунка.

Крім хлористоводневої кислоти, шлунковий сік містить в собі невелику
кількість інших кислих сполук – кислі фосфати, молочну та вугільну
кислоти, амінокислоти.

Слід відзначити, що при секреції соляної кислоти під час травлення pH
біля поверхні слизової оболонки коливається від 1,0 до 2,0, в той час,
як в порожнині шлунка pH хімуса може бути 4,0-6,0.

Основним ферментативним процесом в порожнині шлунка є початковий
гідроліз білків до альбумоз і пептонів з утворенням невеликої кількості
амінокислот. Шлунковий сік має протеолітичну активність у широкому
спектрі pH з оптимумом дії при pH 1,5-2,0 і 3,3 – 4,0.

З шлункового соку методом електрофорезу виділено 7 видів пепсиногенів
об’єднаних однією назвою – пепсини. Пепсиногени знаходяться в головних
клітинах шлункових залоз у вигляді гранул зимогена, який в порожнині
шлунка активується HCl шляхом відщеплення від нього інгібуючого
білкового комплекса.

Основними пепсинами шлункового соку є:

– Пепсин A – група ферментів, які гідролізують білки при pH=l,0 – 2,5.
Частина пепсину (біля1%) переходить у кровоносне русло, звідки молекули
фермента проходять через клубочковий фільтр і виділяються з сечею
(ypoпепсин);

– Гастриксин, пепсин C, шлунковий катепсин – оптимум pH для ферментів
цієї групи являється 3,2-3,5. Гідролізує пептидні зв’язки дикарбонових
амінокислот. Співвідношення між пепсином A і гастриксином в шлунковому
соці людини від 1:2 до 1:5;

-Пепсин B, арапепсин, желатиназа — розріджує желатину, розщеплює білки
сполучної тканини. При рН=5,6 і вище дія ферменту пригнічується;

– Ренін, пепсин Д, химозин – розщеплює казеін молока в присутності йонів
Ca2″ з утворенням параказеіну і сироваткового білка.

Кількість пепсинів та гастриксину в слизовій різних відділів шлунка
неоднакова – пепсини відсутні в антральному відділі, гастриксин
присутній у всіх відділах шлунка та дванадцятипалій кишці. Роль
гастриксину в дванадцятипалій кишці продовжує вивчатись. Виділена група
протеолітичних ферментів, активна діяльність яких проявляється при pH
6-7.

Шлунковий сік містить і деякі непротеолітичні ферменти – це шлункова
ліпаза, яка розщеплює жири, що знаходяться в емульгованому стані (жири
молока) на гліцерин та жирні кислоти при pH=6,9-7,9. У дітей шлункова
ліпаза розщеплює до 59% жиру молока. B шлунковому соці дорослих людей
ліпази дуже мало. Вважається, що ліпаза потрапляє в шлунок з крові або
ротової порожнини з слиною, де вона секретуеться залозами, що розміщені
на корені язика.

Лізоцим – при pH=8.0 розщеплює сечовину. Аміак, що при цьому
звільнюється, нейтралізує HCl.

Слиз зв’язує соляну кислоту та адсорбує пепсин; вміщує лейкоцити та
десквалювані епітеліальні клітини. При pH нижче 5.0 в’язкість слизу
зменшується, він починає розчинятися і відділятися від поверхні слизової
оболонки, і тому в шлунковому соці з’являються пластівці та грудочки
слизу.

Нейтральні мукополісахариди (основна частина розчинного і нерозчинного
слизу) є складовою частиною групових антигенів крові, фактора росту і
антианемічного фактора Касла.

Сіаломуцини, які входять до складу слизу, здатні нейтралізувати віруси і
перешкоджують вірусній гемаглютинації.