Гормоны - Биологический факультет МГУ
advertisement
Мудрость тела человека и сердечно-сосудистая система Тарасова О.С. Кафедра физиологии человека и животных биологического факультета МГУ О чем сегодня пойдет речь 1. Мудрость тела человека: в чем она состоит и на чем базируется 2. Система кровообращения: роль в регуляции гомеостаза 3. Новости регуляции кровообращения 4. Нарушения кровообращения: почему они возникают и как с ними бороться 5. В здоровом теле – здоровый дух! 1932 г. Мудрость нашего тела заключается в поддержании постоянства внутренней среды организма Клод Бернар (Claude Bernard) (1813-1878) “Постоянство внутренней среды есть условие свободной, независимой жизни.” Внутренняя среда организма: кровь, тканевая жидкость, лимфа. Уолтер Кэннон (Walter Bradford Cannon) (1871-1945) Гомеостаз - поддержание относительного постоянства внутренней среды организма (homeo – такой же, сходный; stasis – стабильность, равновесие). Главный принцип гомеостаза – принцип отрицательной обратной связи «Установочная точка» Сравнение реальной величины с установочной точкой Главный принцип гомеостаза – принцип отрицательной обратной связи «Установочная точка» Сравнение реальной величины с установочной точкой Уменьшение отклонений параметра от заданной величины Регуляция по принципу отрицательной обратной связи в нашем организме ГИПОТАЛАМУС задает установочные точки для многих параметров внутренней среды Если они различаются – Сравнивает показания рецепторов с установочным значением Регулятор дает команды регуляторным механизмам Сам же гипоталамус или один из центров ствола головного мозга Быстрые Медленные Интерорецепторы химический состав, насыщение О2 и СО2, осмотическое давление, температура, давление крови в сосудах Принцип дублирования влияний регуляторных механизмов Парасимпатический отдел Симпатический отдел Сужение зрачка Расширение зрачка Обильное слюноотделение Выделение небольшого кол-ва слюны Сужение бронхов Расширение бронхов Торможение сердца Стимуляция сердца Превращение гликогена в глюкозу Стимуляция перистальтики и секреции пищеварительных соков Сокращение Подавление перистальтики и секреции Сужение кровеносных сосудов Подавление сокращений Преобладает симпатическая регуляция Борьба или бегство Преобладает парасимпатическая регуляция Покой и возобновление ресурсов организма Почему эффекты так сильно различаются? Парасимпатический отдел Симпатический отдел Сужение зрачка Расширение зрачка Обильное слюноотделение Выделение небольшого кол-ва слюны Сужение бронхов Расширение бронхов Торможение сердца Стимуляция сердца Превращение гликогена в глюкозу Стимуляция перистальтики и секреции пищеварительных соков Сокращение Регуляторные сигналы передаются с помощью веществнейромедиаторов Подавление перистальтики и секреции Сужение кровеносных сосудов Подавление сокращений Симпатические нервные волокна сосудах В этих расширениях содержатся пузырьки с нейромедиаторами А В 1 μm На постганглионарных волокнах есть расширения (варикозы) "The night before Easter Sunday of that year I awoke, turned on the light, and jotted down a few notes on a tiny slip of thin paper. Then I felt asleep again. It occurred to me at six o'clock in the morning that I had written down something most important, but I was unable to decipher the scrawl. The next night, at three o'clock, the idea returned. It was the design of an experiment to determine whether or not the hypothesis of chemical transmission that I had uttered seventeen years ago was correct. I got up immediately, went to the laboratory, and performed a simple experiment on a frog heart according to the nocturnal design." Опыт О.Леви Раздражение блуждающего парасимпатического нерва А А Б Б Медиаторы вегетативной нервной системы Вегетативная нервная система Cимпатическая Парасимпатическая Преганглионарные волокна Ацетилхолин Симпатический ганглий Парасимпатический ганглий Норадреналин Постганглионарные волокна Ацетилхолин Сердце, гладкие мышцы, железы Парасимпатический отдел Симпатический отдел Сужение зрачка Расширение зрачка Обильное слюноотделение Выделение небольшого кол-ва слюны Сужение бронхов Расширение бронхов Превращение гликогена в глюкозу Торможение сердца Стимуляция сердца НАДПОЧЕЧНИКИ: Секреция адреналина и норадреналина в кровь Стимуляция перистальтики и секреции пищеварительных соков Сокращение Когда человек боится – выделяет адреналин. Это знают собаки и лая, бегут за ним... (А. Вознесенский) Сужение кровеносных сосудов Подавление сокращений Гипоталамус и гипофиза: регуляция других желез внутренней секреции Гипоталамус Передняя доля гипофиза Тиреотропный гормон (стимуляция работы щитовидной железы) Пролактин (стимулирует продукцию молока и инстинкты ухода за потомством ) Кортикотропный гормон (стимулирует продукцию гормонов коры надпочечников ) Вторичная капиллярная сеть ТРОПНЫЕ ГОРМОНЫ Задняя доля гипофиза Гормон роста (соматотропный гормон) стимулирует рост скелета и мышц, а также расщепление жира) Гонадотропные гормоны (стимулируют продукцию половых гормонов) Гипоталамус: интеграция вегетативных, гормональных и соматических регуляторных механизмов Рассмотрим это на примере регуляции температуры тела Гипоталамус: интеграция вегетативных, гормональных и соматических регуляторных механизмов Рассмотрим это на примере регуляции температуры тела Обратная связь Обратная связь Нормализация температуры тела Система кровообращения: роль в регуляции гомеостаза Функции кровеносной системы Транспортная: переносит питательные вещества и продукты жизнедеятельности клеток, дыхательные газы (O2 и CO2), витамины, гормоны, ферменты и др. Терморегуляторная: распределение тепла в организме Защитные: - свертывание крови (предотвращение кровопотери); - иммунитет. Системное артериальное давление Нормальные значения: систолическое – до 130 мм рт.ст. диастолическое – до 85 мм рт.ст. = Минутный объем сердца («сердечный выброс») 5 – 6 л/мин × Общее периферическое сопротивление сосудов Revd Stephen Hales 1733 г. Измерение артериального давления в плечевой артерии Прослушивание «тонов Короткова» (1905) Николай Сергеевич Коротков Измерение с использованием автоматических тонометров Непрерывная регистрация артериального давления у человека методом разгруженной артерии («volume clamp», J. Penaz, 1973) Прибор PORTAPES Математическая модель регуляции сердечно-сосудистой системы (А. Гайтон и сотр.) Рецепторы артериального давления: барорецепторы В этих же участках сосудистой системы находятся хеморецепторы, которые измеряют концентрацию кислорода и углекислого газа в крови Барорефлекс работает по принципу отрицательной обратной связи Кора больших полушарий и гипоталамус (задают установочный уровень давления) Чувствительные нервные пути + Сердечнососудистый центр продолговатого мозга Барорецепторы (детекторы) + Сердце и сосуды (исполнители) ПОВЫШЕНИЕ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ Барорефлекс работает по принципу отрицательной обратной связи Кора больших полушарий и гипоталамус (задают установочный уровень давления) Чувствительные нервные пути + Сердечнососудистый центр продолговатого мозга Барорецепторы (детекторы) + Парасимпатический отдел (активация) + Симпатический отдел (торможение) Сердце и сосуды (исполнители) ПОВЫШЕНИЕ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ Барорефлекс работает по принципу отрицательной обратной связи Кора больших полушарий и гипоталамус (задают установочный уровень давления) Чувствительные нервные пути + Сердечнососудистый центр продолговатого мозга Барорецепторы (детекторы) + Парасимпатический отдел (активация) + Симпатический отдел (торможение) Сердце и сосуды (исполнители) ПОВЫШЕНИЕ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ - Уменьшение частоты и силы сердечных сокращений, расширение сосудов, нормализация артериального давления Буферная роль артериального барорефлекса: уменьшение отклонений АД от среднего уровня (снижение вариабельности АД) Гистограмма распределения значений АД, зарегистрированных в течение суток (среднее значение АД не изменяется, но увеличивается вероятность отклонений от среднего уровня) В норме После денервации % встречаемости Артериальное давление (мм рт.ст.) В норме После денервации Примеры регистрации АД у собак с интактными барорецепторами и через 2-3 недели после денервации барорецепторов дуги аорты и каротидных синусов Уровень АД (мм рт.ст.) Регуляция артериального давления почками СНИЖЕНИЕ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ + + Ренин + Ангиотензиноген Ангиoтензин I + Ангиoтензин II (выделяется из печени) Ангиoтензинпревращающий фермент (в эндотелии легких) Ренин-ангиотензин-альдостероновая система Ингибиторы АПФ (капотен, эналаприл и др.) используются для лечения артериальной гипертензии Ангиотензин I Ангиотензиноген Ангиотензин II Кора надпочечников Альдостерон Ренин Сужение сосудов 1. Снижение артериального давления Гипофиз Секреция антидиуретического гормона 2. Действие симпатических нервов 3. Увеличение концентрации Na+ в моче Повышение реабсорбции Н2О в собирательных трубочках Стимуляция жажды - Отрицательная обратная связь Задержка в организме соли и воды Увеличение объема циркулирующе й крови Увеличение общего периферического сопротивления (в капиллярах легких) Повышение реабсорбции Na+ и секреции K+ Пасивный транспорт Ангиотензинпревращающий фермент Печень Активный транспорт Активация симпатической системы Новости регуляции кровообращения Prof. Geoff Burnstock Do some nerve cells release more than one transmitter? Neuroscience 1976;1(4):239-248 Множественность медиаторов симпатической нейропередачи АТФ вызывает быстрое и кратковременное сокращение сосудов: - секретируется сразу после активации нервов; - вызывает быстрое сокращение гладкой мышцы; - быстро разрушается – эффект кратковременный Стабилизация уровня АД в спокойном состоянии Нейропептид Y вызывает медленное и длительное сокращение сосудов. Секреция NPY увеличивается при увеличении частоты импульсации симпатических нейронов Регуляция кровообращения при стрессе Лауреаты Нобелевской премии в области физиологии и медицины 1998 г. Роль эндотелия в регуляции тонуса сосудов Как было доказано, что эндотелий секретирует регуляторные факторы (начало 80-х гг. XX века) 1. «Сэндвич» - система Измерение силы сокращения Сосуд с эндотелием Препарат сосуда без эндотелия: сокращение в ответ на ацетилхолин «Сэндвич-система»: при действии ацетилхолина наблюдается расслабление Эндотелием секретируются: - Оксид азота (NO) - Продукты метаболизма арахидоновой кислоты - Эндотелин (пептид) Эндотелий – железа внутренней секреции Механическое действие потока крови Гормоны Эндотелий NO (оксид азота) Расслабление Эндотелин Гладкая мышца Эндотелин NO В здоровом организме Сокращение Эндотелий – железа внутренней секреции Механическое действие потока крови Гормоны Эндотелий NO (оксид азота) Эндотелин Расслабление Сокращение Гладкая мышца Эндотелин NO Эндотелин NO В здоровом организме При нарушении эндотелия (действие вредных веществ, атеросклероз, сахарный диабет, ожирение, повышение артериального давления…) Пути лекарственной коррекции NO-системы Экзогенные доноры NO (нитроглицерин) Ингибирование фермента, разрушающего цГМФ (силденафил) Газообразные регуляторы функций организма NO CO H2S Продуцируются в небольшом количестве многими типами клеток, участвуют в регуляции тонус сосудов, активности нервных клеток и др. Нарушения кровообращения: почему они возникают и как с ними бороться Dead end… Умение совладать со стрессами помогает избежать сердечно-сосудистых расстройств Метаболический синдром (синдром Х) Склонность к тромбообразованию Ожирение МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ СИНДРОМ Изменение липопротеинового профиля Уменьшение чувствительности клеток к инсулину Повышение давления крови Вещества, секретируемые жировой тканью Продукты расщепления жира Медиаторы воспаления Гормоны: адипонектин, лептин и др. Активные формы кислорода (регуляция аппетита и обмена веществ) Вещества, суживающие сосуды Вещества, расширяющие сосуды (в т.ч. H2S) Вещества, секретируемые жировой тканью Продукты расщепления жира Медиаторы воспаления Гормоны: адипонектин, лептин и др. Активные формы кислорода (регуляция аппетита и обмена веществ) Вещества, суживающие сосуды При метаболическом синдроме Вещества, расширяющие сосуды (в т.ч. H2S) В здоровом организме Атеросклероз Атеросклеротическая бляшка в ветви левой коронарной артерии Зона инфаркта Атеросклероз Атеросклеротическая бляшка в ветви левой коронарной артерии Зона инфаркта Ангиопластика: расширение просвета артерии путем установки стента Возможно ли другое решение проблемы? Полезные эффекты физической тренировки Уменьшение активности симпатической НС Повышение активности парасимпатической НС Нормализация работы барорефлекса Экономичная и безопасная работа сердца Нормализация функции эндотелия Повышение чувствительности клеток к инсулину ТРЕНИРОВКА Снижение массы тела Нормализация артериального давления Увеличение количества эритроцитов в крови (улучшение транспорта О2) Нормализация водносолевого обмена В здоровом теле – здоровый дух! Зрелые нейроны Незрелые нейроны Погибшие нейроны До Без тренировки Физическая тренировка В течение После Нейроны гибнут Нейронов больше, но они все равно гибнут гибнут «Умственная тренировка» Гибнет меньше нейронов В СОЧЕТАНИИ !!! Заключение 1. Мудрость тела человека заключается в поддержании гомеостаза и базируется на принципе отрицательной обратной связи 2. Нормальная работа системы кровообращения необходима для поддержания гомеостаза 3. Новости регуляции кровообращения: множественность нейромедиаторов, газообразные регуляторы 4. Активный образ жизни и мудрое отношение к жизненным трудностям помогают избежать нарушений кровообращения и умственной расстройств 5. Мудрость нашего тела позволяет сохранить нашу мудрость на долгие годы Спасибо за внимание!
