Гормоны - регуляторы роста и развития
Гормональная регуляция функций организма. Гормоны — химические вещества, обладающие чрезвычайно высокой физиологической активностью. Они вырабатываются железами внутренней секреции или отдельными клетками. Гормоны контролируют обмен веществ, регулируют клеточную активность и проницаемость клеточных мембран, а также специфические функции организма.
Попадая с током крови в различные органы и системы организма, они регулируют деятельность органа, расположенного вдали от железы, их синтезирующей. Даже очень малое количество гормона способно вызвать значительные изменения деятельности органа. Гормоны сравнительно быстро разрушаются в тканях. Поэтому для поддержания постоянного уровня в крови необходимо непрерывное образование их соответствующей железой.
Образование гормонов в организме контролируется по принципу обратной связи. Так, например, снижение концентрации сахара в крови тормозит секрецию инсулина и увеличивает выработку глюкогона (гормона, обуславливающего повышение уровня сахара в крови). Таким образом, не только определенный гормон действует на регулируемый процесс, но и состояние этого процесса влияет на интенсивность образования самого гормона. Благодаря такому взаимодействию именно гормоны обеспечивают постоянство внутренней среды организма.
Выделение гормонов регулируется сложным нейрогуморальным путем, т. е. изменение содержания тех или иных веществ в крови и тканях улавливается специальными нервными окончаниями в органах и тканях или особыми нервными клетками, находящимися в гипоталамусе. Они влияют на деятельность желез внутренней секреции непосредственно, посылая к ним нервные импульсы, или выделяют специальные вещества, которые способствуют образованию гипофизом тропных гормонов. Тропные гормоны в свою очередь, регулируют деятельность других эндокринных желез — щитовидной, половых и надпочечников. Кроме гипоталамуса и гипофиза на функцию желез внутренней секреции влияют и другие отделы центральной нервной системы.
Образование и действие гормонов, нарушения состояния организма при избыточной и недостаточной функции желез внутренней секреции изучает специальная область медицины - эндокринология.
Многие гормоны одинаковы у некоторых животных и человека, т.е. им не свойственна видовая специфичность. По этому для лечения больных часто используют гормональные препараты, полученные из эндокринных желез крупного рогатого скота, свиней и других животных (при помощи микроорганизмов с измененной генетической программой). Многие гормоны получают синтетическим путем.
Проявление гормональной недостаточности и избыточности, а также методы ее коррекции. Щитовидная железа продуцирует йодсодержащие гормоны, которые называются тиреоидными. Функции щитовидной железы у детей и взрослых могут нарушаться как в сторону понижения (гипотиреоз), так и повышения (гипертиреоз). При повышенном количестве гормона развивается заболевание, известное в народе под названием зоба, в научной литературе – тиреотоксикоза (базедова болезнь). У заболевших повышены основной обмен, возбудимость нервной системы и общая утомляемость. Отмечается пучеглазие, дрожание пальцев рук и век глаз при закрывании их. Учащается сердцебиение, развивается раздражительность, плаксивость.
Ослабленная функция щитовидной железы характеризуется понижением обмена веществ, а в растущем организме задержкой роста, отставанием в общем развитии и нарушением психической деятельности. Кожа делается отечной, отмечается запаздывание окостенения и отставание в развитии половых органов. У отдельных детей с понижением функции и полной атрофией железы наблюдается нарушение пропорционального отношения туловища и длины конечностей, резкое нарушение психической деятельности, что получило название креатинизма.
Прекращение деятельности функции щитовидной железы у взрослого человека приводит к слизистому отеку всего тела, что носит название микседемы.
Методы коррекции: йодная профилактика, лечение препаратами тиреоидных гормонов.
Паращитовидные железы вырабатывают гормон, называемый паратрином. Гормон снижает количество фосфора в крови, вызывая сдвиг реакции крови в сторону щелочности, не изменяя ее щелочного резерва.
Понижение функции паращитовидных желез приводит к тетании (судорожной болезни) мышц конечностей и к сведению пальцев кисти в виде «руки акушера». Недостаточная функция их у детей вызывает разрушение зубов, выпадение волос и похудение.
Методы коррекции заключаются в применении препаратов содержащих кальций, а также препаратов паращитовидных желез.
Гормоны поджелудочной железы. В этой железе имеются особые группы клеток - островки Лангерганса, которые продуцируют гормоны инсулин и глюкагон.
Инсулин способствует окислению углеводов в тканях организма, образованию и отложению гликогена в печени. Понижение выделения инсулина при заболевании железы или удаление ее приводит к увеличению количества сахара в крови. Такое заболевание называется сахарным диабетом. При постоянном нарастании количества инсулина в крови в организме резко снижается количество сахара. Оно становится ниже предельной нормы, что приводит к судорожным сокращениям мышц, к падению температуры, потере сознания.
Глюкагон - второй гормон поджелудочной железы. Он стимулирует расщепление гликогена до глюкозы внутри клеток и повышает ее содержание в крови. Глюкагон также усиливает расщепление жира в жировой ткани, по результатам своего действия является антагонистом инсулина.
Методы коррекции: диета, введение инсулина или сахаропонижающих препаратов.
Гормоны надпочечников. Надпочечники состоят из мозгового и коркового вещества. Гормон коры надпочечника кортин влияет на обмен жиров и углеводов, регулирует функцию почек и минеральный обмен. Он воздействует на мышечную деятельность, но особенно влияет на обмен ионов натрия и калия. Гормон повышает сопротивляемость организма к различным вредным влияниям (яды, бактерии, низкая температура).
Гормон мозгового слоя надпочечников адреналин действует на сердечную мышцу, учащает ее сокращения, суживает кровеносные сосуды тела, а сосуды мозга и сердца расширяет, уменьшает перистальтику кишечника и расслабляет мышцы бронхов и желчного пузыря.
Понижение функции надпочечников чаще всего связано с понижением функции коркового вещества. Это создает недостаток кортина, при этом развивается заболевание, связанное с потерей аппетита, снижением давления крови. Кожа приобретает характерный бронзовый цвет, отчего болезнь называется бронзовой или аддисоновой.
Повышенная функция коры надпочечников вызывает преждевременное половое созревание.
Методы коррекции: введение гормональных препаратов.
Гормоны половых желез - андрогены (мужские половые гормоны) и эстрогены (женские половые гормоны). Они обеспечивают половую функцию организма, развитие вторичных половых признаков. У женщин половые гормоны играют большую роль в возникновении менструальных циклов, нормальном течении беременности и подготовке к кормлению новорожденного.
Недостаточная секреция мужских половых гормонов приводит к утрате полового влечения, отмечаются вялость, апатичность, быстрее наступает старение. Недостаток женского полового гормона приводит к расстройству менструального цикла.
Метода коррекции: лечение половых желез.
В строение гипофиза выделяют три доли: переднюю, заднюю и промежуточную. Внутрисекреторное влияние гипофиза отличается разносторонностью, что связано с наличием множества гормонов, выделяемых железой в кровь и спинномозговую жидкость. Так, гормоны гипофизапо своему физиологическому значению подразделяются на два типа. Одни активируют деятельность других эндокринных желез; другие оказывают общее действие на организм. К первому типу относятся: адренокортикотропный гормон, который воздействует на надпочечники; тиреотропный гормон - на щитовидную железу; фолликулостимулирующий гормон; лютеинизирующие гормон и лактотропный гормон, которые регулируют функции половых желез.
К гормонам гипофиза, которые оказывают общее действие на организм, относятся гормон роста, меланоцистостимулирующий гормон, антидиуретический и гормон окситоцин. Меланоцистостимулирующий гормон участвует в процессах пигментации кожа и слизистых оболочек. Возрастание его концентрации в крови наблюдается при беременности и бронзовой болезни. Антидиуретический гормон (вазопрессин) влияет на интенсивность мочеотделения, регулируя количество воды, выделяемой из организма. Гормон окситоцин стимулирует сокращение матки, родовую деятельность и усиливает выделение грудного молока.
Передняя доля гипофиза вырабатывает гормон, влияющий на рост. Повышенное количество гормона при нарушении функции передней доли железы вызывает ускорение роста в длину, пониженное – остановку роста. Нарушение роста у детей и юношей (до окончания периода формирования), связанное с увеличением выделения гормона, приводит к гигантизму, а с уменьшением в раннем детстве – к карликовому росту. Пропорции тела у таких детей не нарушены. Кисти и стопы малы, окостенение скелета запаздывает. Такие люди плохо переносят инфекционные болезни.
Если передняя доля гипофиза разрастается у взрослых, то наблюдается увеличение размеров костей лица, рук и ног. При этом растут и мягкие ткани – щеки, губы, язык, миндалины. Голос грубеет. Увеличиваются в размерах сердце и печень. Нарушаются пропорции костей туловища и костей черепа. У больных наблюдаются мышечная слабость, обильное мочевыделение и другие нарушения. Это заболевание называют акромегалией.
У карликов при гипофункции гипофиза понижается обмен веществ, не растут борода и усы, задерживается развитие половых органов. Они не имеют потомства.
У некоторых взрослых людей (иногда у женщин после родов) гипофункция сопровождается резким истощением. Кожа собирается в складки, сохнет, зубы выпадают. Такое заболевание называют гипофизарной кахексией.
Нарушение функции промежуточной доли вызывает нарушение жирового и основного обмена в организме. В этих случаях нарушается половое развитие. Начинается обильное отложение жира на плечах, бедрах, животе и других местах.
Понижение функции задней доли гипофиза вызывает расстройство мочевыделения. Больные выделяют за сутки до 40 л мочи. Заболевание получило название несахарного диабета.
Методы коррекции: заместительное лечение препаратами гипофиза или других желез внутренней секреции.
Вилочковая железа участвует в регуляции кальциевого, водного и жирового обмена. Иногда усиленное разрастание ткани железы сочетается с развитием и разрастанием лимфоидного аппарата, что во врачебной практике носит название лимфатикогипопластического диатеза. У детей с таким заболеванием наблюдается мышечная слабость, вялость и бледность внешних покровов.
Физиологическая роль эпифиза изучена мало. Считают, что она проявляется в торможении полового развития у детей.
МИНЕРАЛЫ ЖИЗНИ
Понятие о макро- и микроэлементах. Наряду с органическими веществами - белками, углеводами, жирами - в клетках организмов содержатся соединения, которые составляют группу минеральных веществ. К ним относятся вода, неорганические элементы и различные соли. Мы рассмотрим более подробно элементы. Физиологическое значение минеральных элементов определяется их участием:
· в структуре и функциях большинства ферментативных систем и процессов, протекающих в организме;
· в пластических процессах и построении тканей организма;
· в поддержании кислотно-щелочного равновесия в организме;
· в поддержании нормального солевого состава крови и участии в структуре формирующих ее элементов;
· в нормализации водно-солевого обмена.
В настоящее время в живом веществе обнаружено около 80 химических элементов. Основное место принадлежит кислороду (64%), углероду (18,5%) и водороду (9,9%). Затем идут азот (2,6%), кальций (2%), и фосфор (1,1%). Остальные - более 60 элементов (1,9%) - находятся в живом веществе в крайне незначительных количествах.
В.И. Вернадский предложил разделить химические элементы в живом веществе на группы: макроэлементы и микроэлементы. Макроэлементы - это группа химических элементов, которые содержаться в организме человека и животных, в концентрации более 0, 001% (от 10-2 и более). К макроэлементам относят: кальций, калий, фосфор, магний, натрий, хлор и железо. Микроэлементы - это группа химических элементов, которые содержаться в организме человека и животных, в концентрации от 0,001% до 0,000001% (от 10-3 до 10-5). К ним относят: марганец, цинк, свинец, хром, титан, уран и т.д.
Из 106 элементов периодической системы Д.И. Менделеева в организме человека обнаружено 86 постоянно присутствующих, из них 25 необходимы для нормальной жизнедеятельности организма, 18 из них абсолютно необходимы, а 7 полезны.
Функции, содержание в организме, проявление недостатка и избытка, источники макроэлементов.Кальций участвует в формировании костей скелета, является постоянной составной частью крови, входит в состав клеточных структур, играет важную роль в свертывании крови, поддержании нормального состояния и возбудимости нервной системы и мышечной ткани. Он содержится в организме в виде активных соединений крови и тканей (до 3%) и неактивных соединений – отложений в костях (97%). В организме взрослого человека находится более 1 кг кальция.
Понижение содержания кальция в крови (гипокальциемия) сопровождается понижением возбудимости центральной нервной системы, следствием чего являются судороги (спазмофилия). Обмен кальция характеризуется тем, что при недостаточном поступлении его с пищей он все равно почти в прежних количествах продолжает выделятся из организма за счет его запасов. Если отрицательный баланс кальция сохраняется долго, могут возникнуть явления кальциевой недостаточности.
При избыточном приеме внутрь солей кальция, повышенном всасывани его из кишечника и сниженном выведении через почки развивается гиперкальциемия, которая в особенно тяжелых случаях приводит к кальцинозу (отложению кальция) в различных тканях и органах.
Кальциноз - выпадение солей кальция из жидкостей организма, где они находятся в растворенном состоянии, и отложение их в тканях. Наблюдается отложение соли в коже, мышцах, подкожной жировой клетчатке. Кожа теряет свою микроскопическую структуру и представляет как бы осыпанной мелкими зернами. Вокруг отложения кальция обнаруживаются гигантские клетки инородных тел, в дальнейшем измененная кожа становится ломкой. В случае органического кальциноза кожи твердые узелки возникают преимущественно на верхних конечностях, в первую очередь в области суставов; реже поражаются нижние конечности, ушные раковины. Узлы могут возникать на спине и ягодицах. Покрывающая узлы кожа сливается с ними, иногда истончается и прорывается. При этом из вкрывшегося узла выделяется молочно-белая крошковатая или кашицеобразная масса. Это «кальциевые гуммы» - безболезненные образования, формирующие свищи, отличающиеся вялостью течения и крайне медленным заживлением. Тяжелые случаи заболевания характеризуются неподвижностью крупных суставов и атрофией мышц. Лечение представляет собой хирургическое вскрытие узелков и удаление их содержимого, что приносит лишь облегчение.
Соли кальция инкрустируют клетки паренхимы, волокна и основное вещество соединительной ткани, (миокард, почки, стенки артерий), что приводит к нарушению их функционирования и различным осложнениям. Гиперкальциемия может вызвать заболевание глаз и даже кальцификацию роговицы глаза.
Оптимальное усвоение кальция происходит при соотношении кальция и фосфора 1:1,5. Наиболее полноценными источниками кальция являются молоко и молочные продукты - творог, сыр. Так, его содержание в молоке составляет 120 мг%, в сыре - 1000 мг%. Вместе с тем также хорошим источником кальция являются яичный желток, капуста, соя, вобла, шпроты, зелень петрушки, в которых он содержится вместе с сопутствующими веществами в соотношениях, благоприятных для его усвоения.
Суточная норма кальция для взрослых составляет 800 мг. В более высоких нормах потребления нуждаются дети и подростки (до 7 лет - 1000 мг, от 7 до 11 лет - 1200 мг, от 11 до 14 лет - 1500 мг, от 14 до 18 лет - 1400 мг), беременные женщины (1500 мг) и кормящие матери (2000 мг).
Фосфор входит в состав всех тканей организма, особенно мышц и мозга, участвует во всех видах обмена веществ и энергии. Он необходим для нормального функционирования нервной системы, сердечной мышцы. Фосфорная кислота участвует в построении молекул многих ферментов, нуклеиновых кислот, белков.
В организме фосфор находится в виде органических и неорганических соединений – фосфатов, которые выделяются с мочой и испражнениями. Чаще всего – это фосфорно-кальциевые соли. Их отложение в костях возможно только при наличии витамина D. В организме взрослого человека содержится около 600-900 г фосфора.
Избыток и недостаток фосфора снижает интенсивность обменных процессов, протекающих в мембранах внутриклеточных систем, мышцах. Снижается также энергетическое обеспечение процессов жизнедеятельности. Имеют место патологические изменения в половой системе.
Фосфор поступает в организм главным образом с продуктами животного происхождения - молоком и молочными продуктами, мясом (180 мг%), рыбой (250 мг%), яйцами. Он содержится в хлебе (200 мг%), фасоли (540 мг%), горохе (330 мг%), овсяной и перловой крупах (320-350 мг%).
Суточная норма для взрослого человека составляет 1600 мг. Потребность у беременных женщин равна 3000 мг, а у кормящих матерей 3800 мг в сутки. Потребность организма в фосфоре увеличивается при недостатке белков и усиленной физической нагрузке.
Магний нормализует возбудимость нервной системы. Он обладает противосудорожным и сосудорасширяющим свойствами, а также свойствами стимулировать перистальтику кишечника, повышать желчевыделение, играет большую роль в процессах роста.
В организме взрослого человека содержится около 20 г магния. Половина этого количества сосредоточена в костях, 1/3 - в мышцах, остальное количество содержится в биологических жидкостях, в основном в плазме крови.
При понижении концентрации магния в организме наблюдаются изменения в механизме нервно-мышечной передачи, появляются трофические язвы на коже. При недостатке магния в почках развиваются дегенеративные изменения и некротические явления, увеличивается содержание кальция в стенках крупных сосудов в сердечной и скелетной мышцах - они теряют эластичность. При недостатке магния также возникают: аритмия, тахикардия, головокружение, чувствительность к переменам погоды, быстрая утомляемость, бессонница.
Повышение концентрации магния вызывает наркотический эффект, а также угнетение дыхательного центра.
Половина нормы магния удовлетворяется хлебом и крупяными изделиями. В хлебе содержится 85-90мг%, в овсяной крупе - 116 мг%, горохе - 107 мг%, фасоли - 103 мг%, орехах - 170-230 мг%.
Взрослый человек должен получить в сутки 500 мг магния, беременные женщины и кормящие матери 925-1250 мг, дети - от 140 мг (1-3 лет) до 530 мг (14-17 лет). Удовлетворение потребности организма в магнии зависит не только от его количества, поступившего с пищей, но и от соотношения его с кальцием и фосфором.
Калий регулирует водный обмен, способствует выведению жидкости из организма, образованию буферных систем, обеспечивающих кислотно-щелочное равновесие.
В организме человека содержание калия составляет 160-250 г. Он распределяется в тканях следующим образом (в мэкв/кг веса ткани): кости - 15, зубы - 17, мышцы - 100, сердце - 64, легкие - 38, мозг - 84, печень - 55, почки -45, эритроциты- 115, кровь -4,5, лимфа- 2,2.
Повышение содержания калия усиливает выделение из организма воды, что может привести к обезвоживанию. Недостаток приводит к общей слабости, повышенной возбудимости мышц, угнетению работы кишечника, нарушению сердечной деятельности.
В большинстве пищевых продуктов содержание калия колеблется в пределах 150-570 мг%. Так, продукты, богатые калием – курага, соя, фасоль, горох, чернослив, изюм, картофель, яблоки.
Суточная норма потребления калия детским организмом составляет 12-30 мг на 1 кг веса, а взрослым до 50 мг.
Натрий является регулятором водного обмена, он играет важную роль в процессах внутриклеточного и межтканевого обменов. Принимает участие в образовании буферных систем, обеспечивающих кислотно-щелочное равновесие. Хлористый натрий участвует в образовании соляной кислоты в желудке.
При недостатке натрия поражается центральная нервная система. Резкое ограничение натрия ведет к обезвоживанию организма. При резком ограничении питья или избыточном употреблении поваренной соли может возникнуть: сухость кожи, языка, жажда, возбуждение, задержка воды в организме, в результате чего отекают ноги и лицо.
Естественное содержание натрия в пищевых продуктах относительно невелико 15-80 мг%. Естественного натрия следует потреблять не более 0,8 г в день. Но обычно взрослый человек потребляет 4-6 г в день, в том числе около 2,4 г с хлебом и 1-3 г при подсаливании пищи. Основное количество натрия (свыше 80%) организм получает при потреблении продуктов, приготовленных с добавлением поваренной соли.
Хлор участвует в образовании желудочного сока, формировании плазмы, активирует ряд ферментов. Вместе с натрием он играет важную роль в сохранении постоянства осмотического давления внеклеточной жидкости и кислотно-щелочного равновесия.
В плазме крови человека в норме содержится 340-380 мг% хлоридов. Хлор поступает в организм в основном в виде хлористого натрия.
Нарушение в обмене хлора ведут к развитию отеков, недостаточной секреции желудочного сока. Резкое уменьшение содержания хлора в организме может привести к тяжелому состоянию, вплоть до смертельного исхода. Дефицит хлора вызывает задержку развития в детстве.
Избыток соли приводит к повышению артериального давления, гипертоничекой болезни, атеросклерозу, нарушению функции половой системы, желудочно-кишечного тракта и почек.
Естественное содержание хлора в пищевых продуктах колеблется в пределах 2-160мг%. Рацион без добавления поваренной соли содержал бы около 1,6 г хлора.
Основное количество хлора (до 90%) взрослые получают с поваренной солью. К продуктам, которые богаты поваренной солью относятся бурые водоросли, оливки, сушеное мясо и рыба, копчености, концентраты бульонов и супов, сыры, жаренный картофель (промышленного производства), квашенная капуста, соленые орехи.
Среднесуточная норма потребления хлора на 1 кг веса для детей составляет 12-15 мг, а для взрослых 100-200 мг.
Железо входит в состав чрезвычайно важных в биологическом отношении органических соединений - гемоглобина крови, миоглобина, ферментов каталазы, цитохромов, выполняя тем самым важнейшую роль в процессах клеточного дыхания, транспорте кислорода, работе мышц, функции мозга и половой системы. Основное физиологическое значение железа - участие в процессе кроветворения. Кроме того, данный элемент необходим для нормального образования антител.
Недостаток железа в организме может привести к развитию анемии -малокровию. Его дефицит подавляет процесс образования антител, т.е. угнетает защитные силы организма.
Содержание железа в пищевых продуктах колеблется в пределах 70-4000 мкг%. Особенно много его в печени, почках и бобовых (6000-20000 мкг%), а также в зелени петрушки, мозгах, яичном желтке, белых грибах. Высокой усвояемостью отличается железо, содержащееся во фруктах и овощах (персиках, яблоках, шпинате).
Для детей 7-8 лет содержание железа в суточном количестве пищи должно составлять 1,0-1,2 мг на 1 кг веса, в то время как взрослому организму требуется 0,9-3,0 мг.
Функции, содержание в организме, проявление недостатка и избытка, источники микроэлементов.Медь участвует в окислительно-восстановительных процессах, связывает токсины и усиливает действие антибиотиков. Способствует выработке иммунитета. При недостатке ее развивается анемия. Суточная потребность в меди для взрослого человека равна 2-5 мг. Наиболее богаты ею говяжья и свиная печень, шампиньоны, печень палтуса и трески.
Цинк участвует в образовании ряда ферментов, а также в синтезе секрета поджелудочной железы – инсулина и полового гормона. Он увеличивает активность некоторых гормонов гипофиза и накапливается в быстрорастущих тканях. Недостаток цинка в эмбриональном периоде приводит к развитию уродств плода, пороков сердца. Недостаточность цинка у детей задерживает рост и половое созревание. Без цинка не осуществляется синтез мужского полового гормона тестостерона. При дефиците цинка не образуется влагалищная смазка.
Содержание цинка в пищевых продуктах колеблется в пределах 150-2500 мкг%. Однако в печени и в бобовых его содержание достигает 3100-5000 мкг%. Суточная потребность в цинке взрослого человека составляет 2,2 мг.
Марганец участвует в формировании костной ткани и процессах роста. Избыточное поступление марганца приводит к изменениям в костях, сходным с рахитом (марганцевый рахит). Соединения марганца важны для деятельности гормонов, ферментов и обмена некоторых витаминов. Он способствует накоплению аскорбиновой кислоты. Недостаток марганца приводит к атеросклерозу, сексуальным нарушениям у мужчин, диабету, угнетению функций щитовидной железы, нарушению углеводного и жирового обменов. Марганец содержится в пшенице - 117 мг/кг, муке овсяной – 57 мг/кг, орехах, пряностях.
Йод является необходимым элементом, который участвует в образовании гормона щитовидной железы – тироксина. При недостаточном его поступлении в организм развивается эндемический зоб. Потребность в йоде колеблется в пределах 100-150 мкг в день. Содержание его в обычных продуктах невелико - 4-15 мкг%. Однако в морской рыбе его содержится около 70 мкг%, в печени трески - до 800 мкг%, в морской капусте от 50 до 70000 мкг%.
Фтор содержится в эмали зубов, придавая ей особую прочность, а также в небольшом количестве в костях, почках и щитовидной железе. Фтор способствует окостенению, т.к. вместе с витамином D влияет на соотношение фосфора и кальция в крови. Недостаток фтора в воде приводит к кариесу. В пищевых продуктах фтора обычно содержится мало. Исключение составляет морская рыба (700 мкг%) и чай - 76000 мкг%.