Гормональна регуляція обміну вуглеводів при м`язовій 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 показане 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, у 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 і 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 передає сигнали (у вигляді імпульсів) через мережу нервів і нервових клітин, інша - ендокринна, 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 в якості медіаторів (посередників) між нервовою системою та органами, що відповідають на дію. Таким чином, різниця між нервової та хімічної координацією не є абсолютним.

Гормони є у всіх ссавців, включаючи людину; вони виявлені і в інших живих організмів. Фізіологічна дія гормонів направлено на:

1) забезпечення гуморальної, тобто здійснюється 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 вироблення його 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 - один заліза, а задня і проміжна частка - друга заліза).

Гіпофіз складається з трьох частин - передньої, що складається з клітин залозистої тканини, задньої, що складається з клітин нервової тканини, і проміжної, тісно пов'язаної з задньою часткою. Кожна з часток 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 ендокринній 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 наднирників, острівкова 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 розширювальному 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 вельми 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 ендокринних органів? Всі ці приклади доводять, що класичне визначення гормонів і ендокринних залоз не є достатньо вичерпним.

Роль гормонів надниркових залоз, підшлункової та щитовидної залози в регуляції обміну вуглеводів.

Наднирники, маленькі сплощені парні залози жовтуватого кольору, розташовані над верхніми полюсами обох нирок. Правий і лівий наднирники розрізняються за формою: правий трикутний, а лівий у формі півмісяця. Це ендокринні залози, тобто виділяються ними речовини (гормони) надходять безпосередньо в кров і беруть участь у регуляції життєдіяльності організму. Середня вага однієї залози від 3,5 до 5 м. Кожна залоза складається з двох анатомічно і функціонально різних частин: зовнішнього коркового та внутрішнього мозкового шарів.

Корковий шар відбувається з мезодерми (середнього зародкового листка) ембріона. З того ж листка розвиваються і статеві залози - гонади. Як і гонади, клітини кори надниркових залоз секретують (виділяють) статеві стероїди - гормони, за хімічною будовою і біологічній дії аналогічні гормонів статевих залоз. Крім статевих, клітини кори виробляють ще дві дуже важливі групи гормонів: мінералокортикоїди (альдостерон і дезоксикортикостерону) та глюкокортикоїди (кортизол, кортикостерон та ін.)

Знижена секреція гормонів кори надниркових залоз призводить до стану, відомому як аддісонова хвороба. Таким хворим показана замісна терапія.

Надлишкова продукція коркових гормонів лежить в основі т.зв. синдрому Кушинга. У цьому випадку іноді проводиться хірургічне видалення володіє надмірною активністю тканини надниркових залоз з подальшим призначенням замісних доз гормонів.

Підвищена секреція чоловічих статевих стероїдів (андрогенів) є причиною вірилізму - появи чоловічих рис у жінок. Зазвичай це наслідок пухлини кори надниркових залоз, тому краще лікування - видалення пухлини.

Мозковий шар відбувається з симпатичних гангліїв нервової системи ембріона. Основні гормони мозкового шару - адреналін і норадреналін. Адреналін був виділений Дж.Абелем в 1899; це був перший гормон, отриманий в хімічно чистому вигляді. Він є похідним амінокислот тирозину і фенілаланіну. Норадреналін, попередник адреналіну в організмі, має подібну будову і відрізняється від останнього лише відсутністю однієї метильної групи. Роль адреналіну і норадреналіну зводиться до посилення ефекту симпатичної нервової системи; вони підвищують частоту серцевих скорочень і дихання, кров'яний тиск, а також впливають на складні функції самої нервової системи.

Гормони коркової речовини надниркових залоз

Біологія. Нервова система реагує на багато зовнішні впливи (в тому числі стресові), посилаючи нервові імпульси в особливий відділ мозку - гіпоталамус. У відповідь на ці сигнали гіпоталамус секретує кортіколіберін, який переноситься кров'ю за т.зв. ворітної системі прямо в гіпофіз (розташований в основі мозку) і стимулює секрецію їм кортикотропіну (адренокортикотропного гормону, АКТГ). Останній надходить у загальний кровообіг і, потрапивши в наднирники, стимулює в свою чергу вироблення і секрецію корою наднирників кортизолу.

Підшлункова залоза, травна і ендокринна залоза. Є у всіх хребетних за винятком міног, міксин і інших примітивних хребетних. Витягнутої форми, за обрисами нагадує гроно винограду.

Будова. У людини підшлункова залоза важить від 80 до 90 г, розташована вздовж задньої стінки черевної порожнини і складається з кількох відділів: головки, шийки, тіла і хвоста. Голівка перебуває справа, у вигині дванадцятипалої кишки - частини тонкого кишечника - і спрямована вниз, тоді як інша частина залози лежить горизонтально і закінчується поруч з селезінкою. Підшлункова залоза складається з двох типів тканини, що виконують зовсім різні функції. Власне тканину підшлункової залози становлять дрібні часточки - ацинуси, кожен з яких забезпечений своїм вивідним протокою. Ці дрібні протоки зливаються в більш великі, у свою чергу впадають в Вірсунгов протока - головний вивідний протік підшлункової залози. Часточки майже цілком складаються з клітин, які секретують сік підшлункової залози (панкреатичний сік, від лат. Pancreas - підшлункова залоза). Панкреатичний сік містить травні ферменти. З часточок по дрібних вивідним протоках він надходить у головний протока, яка впадає в дванадцятипалу кишку. Головний протока підшлункової залози розташований поблизу загальної жовчної протоки і з'єднується з ним перед впаданням в дванадцятипалу кишку. Між часточками вкраплені численні групи клітин, які не мають вивідних проток, - т.зв. острівці Лангерганса. Острівцевих клітини виділяють гормони інсулін і глюкагон.

Опції. Підшлункова залоза має одночасно ендокринну і екзокринну функції, тобто здійснює внутрішню і зовнішню секрецію. Екзокринної функція залози - участь у травленні.

Травлення. Частина залози, бере участь в травленні, через головний протока секретує панкреатичний сік прямо в дванадцятипалу кишку. Він містить 4 необхідних для травлення ферменти: амілазу, що перетворює крохмаль на цукор; трипсин і хімотрипсин - протеолітичні (розщеплюють білок) ферменти; ліпазу, яка розщеплює жири; і реннін, створажівающий молоко. Таким чином, сік підшлункової залози відіграє важливу роль у перетравленні основних поживних речовин.

Ендокринні функції. Острівці Лангерганса функціонують як залози внутрішньої секреції (ендокринні залози), виділяючи безпосередньо в кровотік глюкагон і інсулін - гормони, регулюючі метаболізм вуглеводів. Ці гормони володіють протилежною дією: глюкагон підвищує, а інсулін знижує рівень цукру в крові.

Захворювання. До захворювань підшлункової залози відносяться гостре або хронічне запалення (панкреатит), атрофія, пухлини, жировий некроз, кісти, склероз і абсцеси. Недостатня секреція інсуліну призводить до зниження здатності клітин засвоювати вуглеводи, тобто до цукрового діабету. Хвороби, пов'язані з порушеннями харчування, викликають атрофію або фіброз підшлункової залози. Причина гострого панкреатиту - дія виділяються ферментів на тканину самої залози

Щитовидна залоза, ендокринна залоза у хребетних тварин і людини. Вироблювані нею гормони (тиреоїдні гормони) впливають на розмноження, ріст, диференціювання тканин та обмін речовин; вважається також, що вони активують процеси міграції у лососевих риб. Основна функція щитовидної залози у людини - регулювання процесів обміну речовин, в тому числі споживання кисню і використання енергетичних ресурсів у клітинах. Підвищення кількості тиреоїдних гормонів прискорює обмін речовин, вада призводить до його уповільнення.

Будова щитовидної залози у різних хребетних 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 освіта, розташоване прямо під гортанню (голосовий щілиною). Два «крила» цієї «метелики», частки щитовидної залози, розміром зазвичай з уплощенную персикову кісточку, тягнуться вгору по обидва боки трахеї. Частки з'єднані 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 тірозіном у складі цього білка, а подальше попарне об'єднання (окислювальна конденсація) йодованих залишків тирозину призводить в кінці кінців до утворення тиреоїдних гормонів - трийодтироніну (Т3) або тетрайодтіроніна (Т4). Останній зазвичай називають тироксином. Під дією тканинних ферментів тиреоглобулін розпадається, і вільні тиреоїдні гормони потрапляють у кров. Основною їх формою в крові є Т4. Він на дві третини (по вазі) 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 у 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, кальцитонін, бере участь у регуляції рівня кальцію в крові.

Клінічні порушення. У більшості регіонів світу звичайна їжа забезпечує надходження в організм йоду у кількості, достатній для нормальної продукції тиреоїдних гормонів. Однак у 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. Це стан частіше зустрічається у жінок, ніж у чоловіків, і нерідко є наслідком пошкодження щитовидної залози власною імунною системою організму (автоантитілами). 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.

Надмірна секреція тиреоїдних гормонів призводить до гіпертиреозу, або тиреотоксикозу. Найбільш поширена форма гіпертиреозу - дифузний токсичний зоб, або базедова хвороба, опис якої можна знайти у статті ЗОБ.

Рак щитовидної залози зазвичай вимагає хірургічного лікування, іноді в поєднанні з введенням радіоактивного йоду. Цей вид раку частіше зустрічається в осіб, які перенесли опромінення голови і шиї.

Особливості гормональної регуляції обміну вуглеводів при м'язовій 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, збережена в хімічних зв'язках 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 й відкладається в запас у жировій тканині. Іншими словами, якщо людина споживає їжі більше, ніж витрачає енергії, то вона товстішає. 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 розщепити деякі види низькомолекулярних білків. До таких білків відносяться, 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.

Список літератури

М.М. Яковлєв. «Біохімія»: підручник для ІФК. Мн. ФІС 1974.

Н.І. Волков, Н.І. Ненсін. «Біохімія м'язової діяльності» підручник для вузів. Київ 2000.

Дж.Х. Уілмор, Д.Л. Костили. «Фізіологія спорту і рухової активності». Київ: Олімпійська література 1997.

Н.І Яковлєв «Хімія руху». Ленінград: Наука 1983.

В.В. Васильєва «Обмін вуглеводів і його регулювання».