Взаємодія регуляторних систем
Біологія. Повторне видання. 8 клас. Матяш
§ 56. Взаємодія регуляторних систем організму
Пригадайте, що таке гомеостаз, нервова та гуморальна регуляція. Яка будова сенсорних систем організму людини? Що таке нерви та нервові центри?
Які механізми регуляції життєвих функцій організму людини? Важливою умовою нормального функціонування організму людини є дотримання гомеостазу - відносної сталості внутрішнього середовища, як-от: хімічного складу крові, певної температури тіла, величини артеріального тиску тощо. Гомеостаз організму людини підтримується взаємодією трьох регуляторних систем: нервової, ендокринної та імунної. Вони забезпечують функціонування складного багатоклітинного організму як єдиної цілісної біологічної системи й зумовлюють його реакції на зміни умов зовнішнього та внутрішнього середовища. Зокрема, за потреби посилюється або послаблюється діяльність органів та їхніх систем, узгоджується їхня дія, здійснюється їхнє тимчасове об’єднання для виконання певної функції.
Які загальні принципи нервової регуляції? Нервова регуляція має рефлекторний характер. Вона забезпечує швидкі реакції на дію різноманітних подразників зовнішнього та внутрішнього середовища. Механізм нервової регуляції полягає в тому, що спеціальні рецептори сприймають різні впливи (подразнення) зовнішнього і внутрішнього середовища. Нервові імпульси, які мають електричну природу, передаються від рецепторів до певних центрів центральної нервової системи. Від них нервові імпульси надходять до робочих органів, унаслідок чого діяльність відповідних тканин та органів посилюється або гальмується. Таким чином, завдяки нервовій системі організм людини здатний швидко сприймати подразники довкілля, а також зміни у власному внутрішньому середовищі і так само швидко на них реагувати.
Характерними рисами нервової регуляції є:
рефлекторний характер роботи;
значна швидкість дії;
відносно нетривалий час дії;
спрямованість дії: від певного нервового центру нервовий імпульс прямує до відповідного робочого органа.
Які загальні принципи гуморальної регуляції? На відміну від нервової системи, що забезпечує передачу сигналу на значні відстані за короткий час, робота ендокринної системи вирізняється меншою швидкістю, однак спричинена ними дія триваліша.
Характерні особливості гуморальної регуляції:
дистанційність дії: гормони і нейрогормони з током крові або інших рідин можуть переміщатися від місць свого синтезу до клітин, на діяльність яких вони впливають;
висока біологічна активність: ці сполуки впливають на клітини, тканини та органи в незначних концентраціях;
специфічність дії: гормони та нейрогормони впливають лише на певні біохімічні процеси, що відбуваються в тих чи інших тканинах і органах.
Таким чином, ендокринна система посідає важливе місце в процесах загальної нейрогуморальної регуляції функцій організму людини.
Яка роль гіпоталамо-гіпофізарної системи в регуляції діяльності організму людини? Тісний зв’язок між нервовою та ендокринною системами здійснюється завдяки взаємодії структури проміжного мозку гіпоталамуса та провідної ендокринної залози, яка теж пов’язана з проміжним мозком, - гіпофіза (див. мал. 193, 1). Так виникає гіпоталамо-гіпофізарна система.
До гіпоталамуса від нервових клітин інших відділів головного мозку надходять відповідні сигнали. У відповідь нейросекреторні клітини гіпоталамуса виділяють нейрогормони, які по кровоносних судинах з током крові потрапляють у передню частку гіпофіза (див. мал. 193, 2). Там нейрогормони стимулюють або гальмують вироблення певних гормонів, які впливають на діяльність інших ендокринних залоз. Отже, діяльність гіпофіза перебуває під контролем гіпоталамуса.
У роботі єдиної гіпоталамо-гіпофізарної системи закладено принцип прямого і зворотного зв’язку. Коли будь-яка залоза внутрішньої секреції починає виділяти дуже мало або, навпаки, занадто багато гормонів, гіпоталамус реагує на такі відхилення від норми їхнього вмісту в крові. Цю інформацію він передає в гіпофіз, який завдяки виділенню певних гормонів посилює або послаблює функцію відповідної залози внутрішньої секреції. Наприклад, гіпофіз виробляє тиреотропний гормон, який стимулює діяльність щитоподібної залози. Під впливом цього гормону щитоподібна залоза виробляє свій гормон - тироксин (трийодтиронін), який впливає на всі органи і тканини організму. Тироксин впливає і на гіпофіз, для якого це є сигналом про результат його діяльності. Таким чином, якщо тиреотропний гормон гіпофіза стимулює діяльність щитоподібної залози (це прямий зв’язок), тоді тироксин гальмує діяльність гіпофіза, зменшуючи утворення тиреотропного гормону (це зворотний зв’язок).
Інтеграція нервової та гуморальної регуляції в організмі особливо яскраво проявляється під час виникнення стресових реакцій.
Що таке стрес? Стрес - це стан організму, що виникає у відповідь на дію несприятливих зовнішніх або внутрішніх чинників (стресорів), яка перевищує норму. Стресор може бути будь-якої природи - спека чи холод, отрута, інфекція, втрата крові, сильне емоційне потрясіння тощо. З фізіологічної точки зору стрес є нейрогуморальною реакцією, спрямованою на адаптацію організму до незвичних для нього умов.
У разі надзвичайних ситуацій, спричинених надмірною інтенсивністю певних зовнішніх чи внутрішніх чинників, виникає потреба у мобілізації всіх сил організму, активнішій роботі різних систем органів, значних витратах енергії, підвищеній розумовій діяльності тощо. Кожна людина може опинитись у такому стані, коли нервова та ендокринна системи повинні так впливати на діяльність організму, щоб дати змогу пристосуватись до нових, незвичних обставин, підтримати гомеостаз.
В організмі існують досконалі механізми підтримання гомеостазу. Але якщо дія певних факторів надто сильна, тривала та незвична, тоді розвивається синдром1 загальної адаптації - налаштування організму для переживання надзвичайної ситуації.
Які механізми реакції організму на стрес? Появу стресового стану реєструє гіпоталамус. Його рецептори реагують на зміни хімічного складу, температури та тиску крові. У разі стресу він запускає низку реакцій, які й спричинюють синдром загальної адаптації.
Як приклад розглянемо стрес, що викликає реакцію тривоги. У синдромі загальної адаптації можна виділити три стадії. Спочатку починається збудження кори півкуль кінцевого мозку. Звідти нервові імпульси прямують до гіпоталамуса. Унаслідок стимуляції гіпоталамусом симпатичних нервів здійснюється реакція тривоги. При цьому фізичні дії зазвичай відсутні, а велика кількість глюкози та кисню з кров’ю потрапляє до структур, що відіграють найбільшу роль у протистоянні небезпеці:
головного мозку, який повинен здійснювати чітке керування організмом;
скелетних м’язів, за допомогою яких, можливо, доведеться відбивати атаку чи тікати;
серця, яке має інтенсивно працювати, щоб постачати достатньо поживних речовин до органів;
бронхів, які розширюються, і відповідно збільшується легенева вентиляція;
потових залоз шкіри, які посилюють потовиділення;
зіниць ока, які розширюються тощо.
Нейрогормони, які виділяє гіпоталамус, активізують діяльність гіпофіза, що виробляє тропні гормони. Вплив цих гормонів стимулює функцію надниркових залоз і виділення ними гормону адреналіну, що впливає на діяльність певного відділу нервової системи (мал. 195).
У стадії опору організм мобілізує свої ресурси, щоб подолати стресову ситуацію. Зростає кількість гормонів, антитіл, які надходять до ураженої ділянки, частина глікогену перетворюється на глюкозу, яка інтенсивно розщеплюється, поповнюючи енергетичні запаси організму. Симпатичний відділ автономної нервової системи готує організм до боротьби або втечі. При цьому активно працює і головний мозок. Зазвичай ми успішно витримуємо цю стадію та повертаємося до нормального стану. Але якщо організм не долає стрес, настає стадія виснаження, яка може призвести до важкого захворювання.
Важливе значення для того, які наслідки спричиняє стрес, має поведінка у стресовій ситуації. Якщо людина шукає засоби поліпшити або уникнути подальшого розвитку такого стану, стійкість її організму зростає. Якщо людина відмовляється від активних протидій, стадія опору переходить у фазу виснаження.
1 Синдром - сукупність ознак певного захворювання або стану організму.
Мал. 195. Механізм розвитку стресу. Завдання. Користуючись схемою, поясніть, які процеси відбуваються в органах організму людини під час стресу
Отже, під час стресу організм людини мобілізує свої захисні сили, що сприяє пристосуванню до умов життя, які постійно змінюються. Нездатність організму здолати стрес має негативне значення для здоров’я і може спричинити важкі захворювання. Зокрема, часто потерпає імунна система, внаслідок чого знижується опір збудникам захворювань. Але без деякого рівня стресу неможлива будь-яка активна діяльність людини: несильна дія стресорів мобілізує організм. Стрес може бути спричинений і позитивними емоціями: наприклад, ви отримали подарунок про який давно мріяли, але не очікували найближчим часом.
Як впливають на регуляторні системи організму наркотичні речовини, алкоголь та тютюнокуріння? Наркотики - хімічні сполуки, які діють на психічний стан людини. Вони спричиняють короткочасне піднесення настрою, у певних випадках - галюцинації. Це хворобливий стан, за якого виникають образи і відчуття (слухові, зорові тощо), не пов’язані із зовнішніми подразниками, однак певний час сприймаються як реальні. Хворобливий потяг до споживання наркотиків називають наркоманією, а людину, яка вживає наркотики, - наркоманом.
Наркотичні речовини погіршують проведення нервового імпульсу по нервах. Саме на цьому базується дія певних наркотиків, здатних знімати біль. Наркотики згубно впливають і на гуморальну регуляцію. Тривале споживання їх призводить, зокрема, до недостатнього вироблення статевих гормонів.
За постійного вживання алкоголю змінюється психіка людини, адже алкоголь прискорює загибель нейронів (на кожні спожиті 100 г алкоголю гине 33 000 нейронів). Унаслідок цього відбувається деградація особистості, руйнуються сім’ї, людина втрачає працездатність тощо.
Погано впливає на нервову та гуморальну регуляцію функцій організму і тютюнокуріння. Під час куріння утворюється дим, який містить багато шкідливих речовин - чадний газ, смоли, радіоактивні ізотопи, нікотин та ін.
Отже, у підлітковий період важливо не підпадати під різні негативні впливи. Життя багатогранне, і можливості, закладені в кожній людині, потрібно реалізовувати через навчання, цікаву трудову і суспільну діяльність, спорт.
Ключові терміни і поняття: гіпоталамо-гіпофізаторна система, стрес, стрес-фактори (стресори).
ПЕРЕВІРТЕ ТА ЗАСТОСУЙТЕ ЗДОБУТІ ЗНАННЯ
Дайте відповідь на запитання
1. Як здійснюється нервова регуляція? 2. Які особливості гуморальної регуляції? 3. Як нервова та гуморальна регуляція взаємодіють між собою? 4. Що таке стрес? Яке його значення в житті людини? 5. Як реагують нервова та ендокринна системи на дію стрес-факторів?
Виберіть одну правильну відповідь
1. Укажіть ознаку, характерну для нервової регуляції: а) включається повільно; б) діє повільно; в) сигналом слугує нервовий імпульс; г) сигналом слугують гормони.
2. Укажіть ознаку, характерну для гуморальної регуляції: а) включається досить швидко; б) діє швидко; в) сигналом слугує нервовий імпульс; г) сигналом слугують гормони.
3. Позначте залозу, яка активізує виділення гормонів під час виникнення стресу: а) тимус (вилочкова); б) гіпофіз; в) надниркові; г) щитоподібна.
Обговоріть у групах. 1. Яке значення гіпоталамо-гіпофізарної системи для забезпечення нормальної діяльності організму людини? 2. Розкрийте механізм нейрогуморальної регуляції.
Поміркуйте. 1. Яке біологічне значення процесів гальмування у нервовій регуляції? 2. Чому вважають, що деякі стресові ситуації справляють позитивний вплив на організм?
Творче завдання. Складіть пам’ятку «Як захистити свій організм від стресогенних чинників (стресорів)?».