Гормональна регуляція обміну вуглеводів при м'язової діяльності
Поняття про гормони, їх біологічна роль.
ЕНДОКРИННА СИСТЕМА- система залоз, що виробляють гормони, і виділяють їх безпосередньо в кров. Ці залози, звані ендокринними або залозами внутрішньої секреції, не мають вивідних проток; вони розташовані в різних частинах тіла, але функціонально тісно взаємопов'язані. На малюнку показано розташування основних ендокринних залоз в організмі людини. Відсутня на малюнку шишковидна заліза (епіфіз), вивчена недостатньо, але в даний час її відносять до ендокринної системи. Дана заліза - невелике утворення в середньому мозку, і у ссавців вона грає роль нейроендокринної перетворювача, в якому йдуть від очей через мозок нервові імпульси перетворюються на гормональний сигнал, викликаючи секрецію гормону мелатоніну. Мелатонін впливає на біологічні ритми, в тому числі на добові коливання фізіологічних функцій і сезонні статеві цикли. У нижчих хребетних епіфіз може безпосередньо сприймати світло ( «третє око»).
Гормони, органічні сполуки, що виробляються певними клітинами і призначені для управління функціями організму, їх регулювання та координації. У вищих тварин є два регуляторних системи, за допомогою яких організм пристосовується до постійних внутрішніх і зовнішніх змін. Одна з них - нервова система, швидко що передає сигнали (у вигляді імпульсів) через мережу нервів і нервових клітин; інша - ендокринна, що здійснює хімічну регуляцію за допомогою гормонів, які переносяться кров'ю і надають ефект на віддалені від місця їх виділення тканини і органи. Хімічна система зв'язку взаємодіє з нервовою системою; так, деякі гормони функціонують як медіаторів (посередників) між нервовою системою і органами, що відповідають на дію. Таким чином, відмінність між нервової та хімічної координацією не є абсолютним.
Гормони є у всіх ссавців, включаючи людину; вони виявлені і у інших живих організмів. Фізіологічна дія гормонів направлено на:
1) забезпечення гуморальної, тобто здійснюваної через кров, регуляції біологічних процесів;
2) підтримання цілісності та сталості внутрішнього середовища, гармонійної взаємодії між клітинними компонентами тіла;
3) регулювання процесів росту, дозрівання і репродукції.
Гіпофіз є головною залозою внутрішньої секреції, від діяльності якої залежить діяльність інших залоз. Гіпофіз розташований в черепній коробці під головним мозком, тому ще називається нижнім мозковим придатком. І по розташуванню, і за будовою, і за походженням гіпофіз тісто пов'язаний з нервовою системою, яка надає не нього впливу, посилюючи або гальмуючи його вироблення гормонів.
Не дивлячись на малі розміри і масу всього близько полуграмма, гіпофіз по суті являє собою дві залози, об'єднані в одному органі (передня частка - одна заліза, а задня і проміжна частка - друга заліза).
Гіпофіз складається з трьох частин - передньої, що складається з клітин залізистої тканини, задньої, що складається з клітин нервової тканини, і проміжної, тісно пов'язаної з задньої часток. Кожна з часткою гіпофіза виробляє власні гормони.
Гормони регулюють активність всіх клітин організму. Вони впливають на гостроту мислення і фізичну рухливість, статура і зріст, визначають ріст волосся, тональність голосу, статевий потяг і поведінку. Завдяки ендокринної системі людина може пристосовуватися до сильних температурних коливань, надлишку або нестачі їжі, до фізичних і емоційних стресів. Вивчення фізіологічної дії ендокринних залоз дозволило розкрити секрети статевої функції і диво народження дітей, а також відповісти на питання, чому одні люди високого зросту, а інші низького, одні повні, інші худі, одні повільні, інші моторні, одні сильні, інші слабкі.
У нормальному стані існує гармонійний баланс між активністю ендокринних залоз, станом нервової системи і відповіддю тканин-мішеней (тканин, на які спрямовано вплив). Будь-яке порушення в кожному з цих ланок швидко призводить до відхилень від норми. Надлишкова чи недостатня продукція гормонів служить причиною різних захворювань, що супроводжуються глибокими хімічними змінами в організмі.
Що таке гормони? Згідно з класичним визначенням, гормони - продукти секреції ендокринних залоз, що виділяються прямо в кровотік і володіють високою фізіологічною активністю. Головні ендокринні залози ссавців - гіпофіз, щитовидна і паращитовидної залози, кора надниркових залоз, мозкова речовина надниркових залоз, островковая тканину підшлункової залози, статеві залози (насінники і яєчники), плацента і гормон-продукують ділянки шлунково-кишкового тракту. В організмі синтезуються і деякі з'єднання гормоноподобниє дії. Наприклад, дослідження гіпоталамуса показали, що ряд секретується їм речовин необхідний для вивільнення гормонів гіпофіза. Ці «рилізинг-фактори», або ліберіни, були виділені з різних ділянок гіпоталамуса. Вони надходять в гіпофіз через систему кровоносних судин, що з'єднують обидві структури. Оскільки гіпоталамус за своєю будовою не є залозою, а рилізинг-фактори надходять, мабуть, тільки в дуже близько розташований гіпофіз, ці виділяються гіпоталамусом речовини можуть вважатися гормонами лише при розширеному розумінні цього терміну.
Інші питання ще більш важкі. Нирки секретують в кровотік фермент ренін, який через активацію ангіотензинової системи (ця система викликає розширення кровоносних судин) стимулює продукцію гормону надниркових залоз - альдостерону. Регуляція виділення альдостерону цією системою дуже схожа з тим, як гіпоталамус стимулює вивільнення гіпофізарного гормону АКТГ (адренокортикотропного гормону, або кортикотропіну), регулює функцію надниркових залоз. Нирки секретують також еритропоетин - гормональне речовина, що стимулює продукцію еритроцитів. Чи можна віднести нирку до ендокринною органам? Всі ці приклади доводять, що класичне визначення гормонів і ендокринних залоз не є достатньо вичерпним.
Збільшується, забезпечуючи розпад і вихід в кров вуглеводів і жирів, що дають енергію для м'язового скорочення.
ЩИТОВИДНОЇ ЗАЛОЗИ, ендокринна залоза у хребетних тварин і людини. Вироблювані нею гормони (тиреоїдні гормони) впливають на розмноження, ріст, диференціювання тканин і обмін речовин; вважається також, що вони активують процеси міграції у лососевих риб. Основна функція щитовидної залози у людини - регуляція процесів обміну речовин, в тому числі споживання кисню і використання енергетичних ресурсів в клітинах. Підвищення кількості тиреоїдних гормонів прискорює обмін речовин; нестача призводить до його уповільнення.
Будова щитовидної залози у різних хребетних по-різному. У птахів, наприклад, вона складається з двох невеликих утворень в області шиї, тоді як у більшості риб вона представлена дрібними скупченнями клітин (фолікулами) в області глотки. У людини щитовидна залоза - щільне, схоже на метелика освіту, розташоване прямо під гортанню (голосовий щілиною). Два «крила» цієї «метелика», частки щитовидної залози, розміром зазвичай з уплощенную персикову кісточку, тягнуться вгору по обидва боки трахеї. Частки сполучені вузькою смужкою тканини (перешийком), яка проходить по передній поверхні трахеї.
Вироблення гормонів. Щитовидна залоза активно поглинає з крові йод, а також синтезує специфічний білок - тиреоглобуліну, який містить безліч залишків амінокислоти тирозину і є попередником гормонів залози. Йод зв'язується з тирозином в складі цього білка, а подальше попарне об'єднання (окислювальна конденсація) йодованих залишків тирозину призводить врешті-решт до утворення тиреоїдних гормонів - трийодтироніну (Т3) або тетрайодтиронина (Т4). Останній зазвичай називають тироксином. Під дією тканинних ферментів тиреоглобуліну розпадається, і вільні тиреоїдні гормони потрапляють в кров. Основний їх формою в крові є Т4. Він на дві третини (за вагою) складається з йоду і виробляється тільки в щитовидній залозі. Т3 містить на один атом йоду менше, але в 10 разів активніше, ніж Т4. Хоча деяке його кількість секретується щитовидною залозою, в основному він утворюється з Т4 (шляхом відщеплення одного атома йоду) в інших тканинах організму, головним чином в печінці та нирках.
Кількість гормонів, що виробляються щитовидною залозою, в нормі регулюється системою зворотного зв'язку, ланками якої є тиреотропний гормон (ТТГ) гіпофіза і самі тиреоїдні гормони. При підвищенні рівня ТТГ щитовидна залоза виробляє і виділяє більше гормонів, а підвищення їх рівня пригнічує продукцію і секрецію гіпофізарного ТТГ.
Третій гормон щитовидної залози, кальцитонин, бере участь в регуляції рівня кальцію в крові.
Підвищується при значній втомі, наступаючому при виконанні тривалої м'язової діяльності.
Клінічні порушення. У більшості регіонів світу звичайна їжа забезпечує надходження в організм йоду в кількості, достатній для нормальної продукції тиреоїдних гормонів. Однак в тих районах, де спостерігається дефіцит йоду в грунті і, природно, продуктах харчування, застосування йодованої солі дозволяє вирішити цю проблему.
Недостатня продукція тиреоїдних гормонів призводить до гіпотиреозу, або мікседемі. При гіпотиреозі щитовидна залоза може бути збільшеною (зоб), але може і повністю зникати. Цей стан частіше зустрічається у жінок, ніж у чоловіків, і нерідко є наслідком пошкодження щитовидної залози власної імунної системою організму (аутоантитіл). Зазвичай відзначають сонливість і непереносимість холоду. У важких випадках іноді розвивається кома і може настати смерть. Для лікування гіпотиреозу використовують препарати висушеної щитовидної залози тварин, а останнім часом - таблетки синтетичного Т4.
Надлишкова секреція тиреоїдних гормонів призводить до гіпертиреоз, або тиреотоксикозу. Найбільш поширена форма гіпертиреозу - дифузний токсичний зоб, або базедова хвороба, опис якої можна знайти. В статті ЗОБ.
Рак щитовидної залози зазвичай вимагає хірургічного лікування, іноді в поєднанні з введенням радіоактивного йоду. Цей вид раку частіше зустрічається у осіб, які перенесли опромінення голови і шиї.
Особливості гормональної регуляції обміну вуглеводів при м'язової діяльності.
На будь-який процес життєдіяльності організму витрачається енергія. Ця енергія утворюється в результаті розпаду різних хімічних речовин - вуглеводів, жирів (рідше - білків), що надходять в організм разом з їжею.
Вуглеводи надходять в організм з рослинною і в меншій кількості з тваринною їжею. Крім того, вони синтезуються в ньому з продуктів розщеплення амінокислот і жирів. Вуглеводи - важлива складова частина живого організму, хоча кількість їх в організмі значно менше, ніж білків і жирів, - всього близько 2% сухої речовини тіла.
Якщо енергія, запасені в хімічних зв'язках що надходять з їжею речовин, більше, ніж енергетичний витрата організму на процеси життєдіяльності, частина енергії відкладається в запас. В організмі ссавців запасним джерелом енергії є жирова тканина. Будь-яка речовина, кількість якого в організмі перевищує необхідний рівень, перетворюється в жири і відкладається в запас в жировій тканині. Іншими словами, якщо людина споживає їжі більше, ніж витрачає енергії, то він гладшає. Якщо кількість надходить з їжею енергії менше, ніж енергетичні витрати організму, то організм змушений брати відсутню енергію із запасів. Спочатку організм витрачає наявні в клітинах і в крові вуглеводи. Процес розпаду вуглеводів досить легкий і швидкий на відміну від складного і тривалого процесу розщеплення жирів. Коли кількість вуглеводів досягає певного мінімуму, організм починає розщеплювати жири. Таким чином, якщо людина їсть менше, ніж витрачає енергії, він худне.
У деяких випадках, коли з їжею надходить надзвичайно мало енергії або не надходить її зовсім (голодування), а енергетичні запити організму великі (більш-менш інтенсивна м'язова діяльність), організм не витрачає сили на складний процес розщеплення жирів. У цих випадках організму легше розщеплювати деякі види низькомолекулярних білків. До таких білків належать, перш за все, імунні білки. Розщеплення імунних білків плазми крові істотно знижує імунний захист організму. Тому при активному способі життя голодування може бути дуже небезпечним.
М.М. Яковлєв. «Біохімія»: підручник для ІФК. Мн. ФІС 1 974.
Н.І Яковлєв «Хімія руху». Ленінград: Наука одна тисяча дев'ятсот вісімдесят три.
В.В. Васильєва «Обмін вуглеводів і його регуляція».