Гормональная регуляция процессов роста и развития организма. Роль гормонов в регуляции процессов психического, физического развития, линейного роста тела. Генная регуляция роста

Рост – это увеличение общей массы в процессе развития, приводящее к постоянному увеличению размеров организма.

Рост обеспечивается следующими механизмами:

1)увеличением размера клеток;

2)увеличением числа клеток;

3)увеличением неклеточного вещества, продуктов жизнедеятельности клеток.

В понятие роста входит также особый сдвиг обмена веществ, благоприятствующий процессам синтеза, поступлению воды и отложению межклеточного вещества.

Рост происходит на клеточном, тканевом, органном и организменном уровнях. Увеличение массы в целом организме отражает рост составляющих его органов, тканей и клеток.

У животных встречаются различные типы роста: изометрический, аллометрический, ограниченный и неограниченный.

Изометрический рост – рост, при котором данный орган растёт с такой же средней скоростью, ка и остальное тело. В этом случае изменение размеров организма не сопровождается изменением его внешней формы. Относительные размеры органа и организма в целом остаются прежними. Такой тип роста характерен для рыб и насекомых с неполным превращением (саранчовых, клопов).

Аллометрический рост – рост, при котором данный орган растёт с иной скоростью, нежели остальное тело. В этом случае рост организма приводит к изменению его пропорций. Такой тип роста характерен для млекопитающих, и он иллюстрирует существование зависимости между ростом и развитием.

Неограниченный рост продолжается на протяжении всего онтогенеза, вплоть до смерти. Таким ростом обладают рыбы.

Многие другие виды позвоночных и беспозвоночных животных характеризуются ограниченным ростом , т.е. они достаточно быстро достигают характерного для них размера и массы и прекращают свой рост.

Рост осуществляется за счёт таких клеточных процессов, как увеличение размеров клеток и увеличение их количества.

Выделяют несколько типов роста клеток:

Ауксентичный – рост, идущий путём увеличения размеров клеток. Это редкий тип роста, наблюдающийся у животных с постоянным количеством клеток, таких, как коловратки, круглые черви, личинки насекомых. Рост отдельных клеток нередко связан с полиплоидизацией ядер.

Пролиферационный рост – рост, протекающий путём размножения клеток. Он известен в двух формах: мультипликативный и аккреционный.

Мультипликативный рост характеризуется тем, что обе клетки, возникшие от деления родоночальной клетки, снова вступают в деление. Число клеток растёт в геометрической прогрессии: если n – номер деления, то N=2. Это рост очень эффективен и поэтому в чистом виде почти не встречается или очень быстро заканчивается (например, в эмбриональном периоде).

Аккреционный рост заключается в том, что после каждого последующего деления лишь одна из клеток снова делится, тогда ка другая прекращает деление. При этом число клеток растёт линейно.

Если n – номер деления, то N=2n. Этот тип роста связан с разделением органа на камбиальную и дифференцированную зоны. Клетки переходят из первой зоны во вторую, сохраняя постоянные соотношения между размерами зон. Такой рост характерен для органов, где происходит обновление клеточного состава.

Скорость роста организма в постнатальном онтогенезе постепенно снижается к четырёхлетнему возрасту, затем некоторое время остаётся постоянной, а в определённом возрасте опять делает скачок, называемый пубертатным скачком роста.

Это связано с периодом полового созревания. Пубертатный скачок роста характеризует только человека и обезьян. Это позволяет оценивать его как этап в эволюции приматов. Он коррелирует с такой особенностью онтогенеза, как увеличение отрезка времени между окончанием вскармливания и половым созреванием. У большинства млекопитающих этот интервал мал и отсутствует пубертатный скачок роста.

Регуляция роста сложна и многообразна. Большое значение имеют генетическая конституция и факторы внешней среды (кислород, температура, свет, химизм и др.). Почти у каждого вида есть генетические линии, характеризующиеся предельными размерами особей, такими, как карликовые или, наоборот, гигантские формы. Генетическая информация заключена в определённых генах, детерминирующих длину тела, а также в других генах, взаимодействующих между собой. Реализация всей информации в значительной мере обусловлена посредством действия гормонов. Наиболее важным из гормонов является соматотропин, выделяемый гипофизом с момента рождения до подросткового периода. Гормон щитовидной железы – тироксин – играет очень большую роль на протяжении всего периода роста. С подросткового возраста рост контролируется стероидным гормонами надпочечников и гонад. Из факторов среды наибольшее значение имеют питание, время года, психологические воздействия.

Интересной является зависимость способности к росту от возрастной стадии организма. Ткани, взятые на разных стадиях развития и культивируемые в питательной среде, характеризуются различной скоростью роста. Чем старше зародыш, тем медленнее растут его ткани в культуре. Ткани, взятые от взрослого организма, растут очень медленно.

Рост является, одним из показателей, характеризующих здоровье ребенка и нормальную регуляцию деятельности организма. В апреле 2006 года Всемирной организацией здравоохранения были опубликованы новые нормы роста детей. В них говорится о том, что каждый ребенок при оптимальных условиях имеет равные потенциальные возможности регуляции роста и веса. Естественно, что все дети разные, и каждый ребенок имеет свои особенности формирования, однако средние глобальные показатели роста поразительно схожи. Если костная система формируется медленнее, чем развивается ребенок, ребенок будет ниже, чем его одногодки. Такие особенности развития костной системы называют биологическим возрастом ребенка.

Разработанные нормы способствуют раннему выявлению недостаточности питания, избыточного веса, ожирения и других состояний, связанных с регуляцией роста детей;, они важны для принятия соответствующих мер. Также они свидетельствуют о том, что в основе разного роста в большей степени, чем генетические и этнические, лежат особенности питания, окружающей среды и охрана здоровья.

Таким образом, для нормальной регуляции роста необходимо полноценное питание, благоприятное психо-эмоциональное окружение, нормальный гормональный баланс и отсутствие хронических заболеваний. Есть еще два момента, которые могут влиять на рост. К ним относятся семейная предрасположенность и особенности течения беременности, так называемые генетические и внутриутробные факторы.

Тем не менее, регуляция роста во многом определяется генетической "программой", заложенной в человеке. Мы часто встречаем людей рост которых значительно выше среднего. Это указывает на то, что при более длительном выполнении этой у человека его рост может быть увеличен сверх средней нормы, установленной природой. Очень ярко это проявлялось в последние 50 лет, когда наблюдалось повсеместное ускорение роста ребят, особенно сильно выраженное в экономически развитых странах, решивших проблемы питания. И в нашей стране наблюдался такой процесс, в настоящее время он приостановился, поскольку большинство ребят набирает свой генетический предел роста. Так по мнению А.Баранова - академика РАМН, директора НИИ здоровья детей, средний рост россиян снижается: . Средний рост жителя России составляет 170 см. При этом, скорее всего, снижение продолжится. Например, сейчас на Урале средний рост новорожденного составляет 50 сантиметров (на 1980 год по всему СССР средний рост новорожденного составлял 51,7 см). Судя по всему, эти россияне, когда вырастут, станут еще ниже.

С другой стороны, очень высокий рост также может быть признаком нездоровья. Некоторые заболевания могут действительно проявляться и таким образом. В первую очередь - это опухоли гипофиза, так называемые соматотропиномы. Внешние проявления этого заболевания у детей и у взрослых различны. У детей (когда зоны роста открыты) реализация гормона роста идет в увеличение роста. У взрослых (когда зоны роста уже закрыты) клиническая картина заболевания проявляется увеличением отдельных частей тела (увеличивается нос, другие части тела), отмечается нарушение пропорций тела. В любом случае необходимо обследование, проведение в первую очередь магнито-резонансной томографии головного мозга, обследование у эндокринолога. От полученных результатов будет зависеть и дальнейшее лечение.

Краткое описание

Гормоны - это то, что делает нас особенным и непохожим на остальных. Они предопределяют наши физические и психические особенности. Вырастем мы высоким или не очень, полным или худым.
Наши гормоны влияют на все аспекты нашей жизни - с момента зачатия и до самой смерти. Они будут влиять на наш рост, половое развитие, формирование наших желаний, на обмен веществ в организме, на крепость мышц, на остроту ума, поведение, даже на наш сон.
Слово „гормон“ часто вызывает фривольные ассоциации: у кого-то они выделяются в избытке, да ещё и где-то играют. Но о том, как гормоны играют, мы поговорим в другой раз. Сейчас - о том, как они работают.
Эта удивительная управляющая система возникла в ходе эволюции, вероятно, чуть позже многоклеточности и одновременно с кровеносной системой. На самом деле даже одноклеточные существа небезразличны к химическим сигналам, приходящим извне, в том числе от других клеток. Но только у многоклеточных могла появиться изощрённая многоуровневая регуляция, известная под названием эндокринной системы.

Введение…………………………………………………………………………...3
1. Химическая природа и классификация гормонов……………………………5

Заключение…………………………………………………………………….....14
Список использованной литературы…………………………………………...16

Прикрепленные файлы: 1 файл

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерный факультет

Кафедра технической химии и материаловедения

ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ РОСТА И РАЗВИТИЯ

Выполнил: студент 3 курса

Инженерного факультета

Группы 3-ХФМ-А

Сагитова А. Ф.

Проверил: к.б.н., доцент

Оразов О. Э.

Введение………………………………………………………… ………………...3

1. Химическая природа и классификация гормонов……………………………5

2. Регуляция секреции гормонов………………………………………………..10

Заключение…………………………………………………… ……………….....14

Список использованной литературы…………………………………………... 16

Введение

Гормоны играют очень большую роль в организме человека и животных.

Гормоны - это то, что делает нас особенным и непохожим на остальных. Они предопределяют наши физические и психические особенности. Вырастем мы высоким или не очень, полным или худым.

Наши гормоны влияют на все аспекты нашей жизни - с момента зачатия и до самой смерти. Они будут влиять на наш рост, половое развитие, формирование наших желаний, на обмен веществ в организме, на крепость мышц, на остроту ума, поведение, даже на наш сон.

Слово „гормон“ часто вызывает фривольные ассоциации: у кого-то они выделяются в избытке, да ещё и где-то играют. Но о том, как гормоны играют, мы поговорим в другой раз. Сейчас - о том, как они работают.

Эта удивительная управляющая система возникла в ходе эволюции, вероятно, чуть позже многоклеточности и одновременно с кровеносной системой. На самом деле даже одноклеточные существа небезразличны к химическим сигналам, приходящим извне, в том числе от других клеток. Но только у многоклеточных могла появиться изощрённая многоуровневая регуляция, известная под названием эндокринной системы.

Она управляет именно теми функциями организма, которые чаще всего бывают неподвластны воле и сознанию, от переработки питательных веществ до влюблённости, от роста рук, ног и туловища до колебаний настроения, от зачатия ребёнка до таинственной деятельности внутренних органов, которые многим своим хозяевам и по именам-то не известны. Вернее, наоборот: эти функции неподвластны воле, потому что управляются не нервной, а эндокринной системой. Специальные клетки в железах и тканях вырабатывают гормоны. Эти вещества выделяются во внеклеточное пространство, в кровь и лимфу, а с их токами попадают в „мишени“ - органы и клетки и производят нужные эффекты. Примечательно, что они работают в очень низких концентрациях - до 10–11 моль/л.

Гормоны (от греч. hormao – привожу в движение, побуждаю) – биологически активные вещества, которые вырабатываются железами внутренней секреции и выделяются непосредственно в кровь, лимфу или ликвор (Кононский). Они обладают строго специфическим и избирательным действием, способные повышать или понижать уровень жизнедеятельности организма.

Выделяемые гормоны из эндокринных желез отличаются от других биологически активных веществ рядом свойств:

1. Действие гормонов носит дистантный характер, иными словами, органы, на которые гормоны действуют, расположены далеко от железы.

2. Действие гормонов строго специфично. Некоторые гормоны действуют лишь на определенные клетки – мишени, другие - на множество различных клеток.

3. Гормоны обладают высокой биологической активностью.

4. Гормоны действуют только на живые клетки.

1. Химическая природа и классификация гормонов

Гормоны следует классифицировать по трем основным признакам.

1. По химической природе

2. По эффекту (знаку действия) – возбуждающие и тормозящие.

3. По месту действия на органы – мишени или другие железы: 1) эффекторные; 2) тропные.

В настоящее время описано и выделено более полутора сотен гормонов из разных многоклеточных организмов.

По химической природе гормоны делятся на следующие группы: белково-пептидные, производные аминокислот и стероидные гормоны. Первая группа - это гормоны гипоталамуса и гипофиза, поджелудочной и паращитовидной желёз и гормон щитовидной железы кальцитонин. Некоторые гормоны, например фолликулостимулирующий и тиреотропный, представляют собой гликопротеиды - пептидные цепочки, „украшенные“ углеводами. Пептидные и белковые гормоны обычно действуют на внутриклеточные процессы через специфические рецепторы, расположенные на поверхностной мембране клеток-мишеней. Гормонов имеющих белковую или полипептидную природу называют тропинами, так как они оказывают направленное стимулирующее действие на процессы роста и обмена веществ организма и на функцию периферических эндокринных желез. Рассмотрим некоторых гормонов белково-пептидной природы.

Тиреотропный гормон (тиреотропин) представляет собой сложный белок глюкопротеид с молекулярным весом около 10000. Он стимулирует функцию щитовидной железы, активирует ферменты протеазы и тем способствует распаду тиреоглобулина в щитовидной железе. В результате протеолиза освобождаются гормоны щитовидной железы – тироксин и трииодтиронин, которые поступают в кровь и с ней к соответствующим органам и тканям. Тиреотропин способствует накоплению иода в щитовидной железе, при этом в ней увеличивается число клеток и активируется их деятельность.

Тиреотропин выделятся гипофизом непрерывно в небольших количествах. Выделение его регулируется нейросекреторными веществами гипоталамуса.

Фолликулостимулирующий гормон обеспечивает развитие фолликул в яичниках и сперматогенез в семенниках. Представляет собой белок глюкопротеида с молекулярным весом 67000.

Производные аминокислот - это амины, которые синтезируются в мозговом слое надпочечников (адреналин и норадреналин) и в эпифизе (мелатонин), а также иодсодержащие гормоны щитовидной железы трииодтиронин и тироксин (тетраиодтиронин), из аминокислоты тирозина, которая, в свою очередь, синтезируется из незаменимой аминокислоты фенилаланина. К ним относятся гормоны мозгового слоя надпочечников норадреналин и адреналин, и гормоны щитовидной железы – трииодтиронин и тироксин.

Биохимическое изучение щитовидной железы началось с открытия содержания в ней значительных количеств иода (Бауман, 1896). Освальдом (1901) был обнаружен иодсодержащий белок тиреоглобулин. В 1919г. Кендалл при гидролизе тиреоглобулина выделил криссталическое вещество, содержащее около 60% иода. Эту аминокислоту он назвал тироксином (тетраиодтиронин). Образующийся в щитовидной железе тиреоглобулин не поступает в кровь как таковой. Он подвергается сначала ферментативному расщеплению, получившиеся при этом иодсодержащие тироксины и являются продуктами, выделяемыми в кровь. В тканях организма тироксины претерпевают химические превращения, образующиеся при этом продукты, очевидно, и оказывают свое действие на ферментативные системы, локализующиеся в митохондриях. Было найдено, что тироксин распределяется в клетках следующим образом: в клеточном ядре – 47 мг/%, в митохондриях – 34 мг/%, микросомах – 43мг/% и цитоплазме – 163 мг/%.

Гормоны щитовидной железы являются производными тиронина. В 1927г. Харрингтон и Барджер установили структуру тироксина, который можно считать как производное L – тиронина. Тиронин в организме образуется из аминокислоты L - тирозина. 199

Кроме тироксина, в щитовидной железе и плазме крови имеется другое, родственное ему соединение – трииодтиронин.

Корковый и мозговой слой надпочечников млекопитающих секретируют гормоны, различные как по химической природе, так и по физиологическому действию.

Гормоном мозгового слоя является адреналин. Адреналин – это продукт окисления и декарбоксилирования аминокислоты тирозина. Кроме адреналина, мозговой слой надпочечников вырабатывает также норадреналин, отличающийся от адреналина отсутствием в его молекуле метильной группы:

Адреналин и норадреналин вырабатываются различными клетками мозгового слоя. Биосинтез адреналина начинается с окисления фенилаланина, который превращается в тирозин; тирозин под влиянием фермента ДОФА - оксидазы превращается в 3,4-дегидрооксифенилаланин (ДОФА). Последний декарбоксилируется, и образуется амин, и из него норадреналин. Адреналин возникает уже как продукт метилирования норадреналина.

Третья группа как раз и отвечает за легкомысленную репутацию, которую гормоны приобрели в народе: это стероидные гормоны, которые синтезируются в коре надпочечников и в половых железах. Взглянув на их общую формулу, легко догадаться, что их биосинтетический предшественник - холестерин. Стероиды отличаются по количеству атомов углерода в молекуле: С21 - гормоны коры надпочечников и прогестерон, С19 - мужские половые гормоны (андрогены и тестостерон), С18 - женские половые гормоны (эстрогены). Многие гормоны являются членами семейств со сходной структурой, что отражает процесс молекулярной эволюции. Стероидные гормоны растворяются в жирах и легко проникают через клеточные мембраны. Их рецепторы находятся в цитоплазме или ядре клеток-мишеней.

В настоящее время из коры надпочечников выделено в чистом виде несколько десятков стероидов. Многие из них биологически неактивны, кроме таких, как альдостерол, гидрокортизон, кортизон, кортикостероид, 11- дегидрокортикостерон, 11-дезоксикортикостерон, 17-окси-11-дезоксикортико- стерон и 19-оксикортикостерон и некоторые другие. Стероиды имеют широкое применение в лечебной практике. Многие из них синтезированы и применяются при лечении болезней крови, ревматизма, бронхиальной астмы и др.

В настоящее время считают, что из перечисленных выше кортикостероидов надпочечники в основном секретируют 17- оксикортикостерон, кортикостерон и альдостерон. Все они имеют тетрациклическую структуру циклопентанпергидрофенантрена. Структурная основа такого циклического типа соединения характерна и для многих других соединений типа стероидов (холестерин, желчные кислоты, провитамин Д, половые гормоны). Многие из таких стероидов содержат 21 атом углерода и могут рассматриваться как производные прегнана или его изомера – аллопрегнана.

Стероиды коры надпочечников различаются наличием или отсутствием карбоксильных и гидроксильных групп, а также двойных связей между четвертым и пятым атомами углерода.

Кортизол (гидрокортизон) наиболее активный из естественных глюкопротеидов, регулирует углеводный, белковый и жировой обмен, вызывает распад лимфоидной ткани и торможение синтеза соединительной ткани.

Кортикостерон не содержит гидроксильной группы у семнадцатого атома углерода, и действие его отличается от действия гидрокортизона. Он не обладает антивоспалительным действием, почти не действует на лимфоидную ткань и не эффективен при заболеваниях, при которых с успехом используется гидрокортизон. У различных видов животных секретируется неодинаковое количество этих гормонов.

К стероидным гормонам также относятся половые гормоны. Это стероиды андрогенной (мужские) и эстрогенной (женские) природы.

Из природных андрогенных гормонов наиболее эффективными являются тестостерон и андростерон. Андростерон – это кортикостероид, так как у семнадцатого атома углерода находится кетогруппа. Тестостерон является просто стероидом. Он по своему строению близок к полициклическому углеводороду андростану. Андрогены отличаются от кортикостероидов, содержащих двадцать один атом углерода, отсутствием боковой цепи у семнадцатого атома углерода.

Тестостерон отличается от андростана тем, что имеет двойную связь в положении четыре и пять, кетогруппу в положении три и гидроксильную группу в положении семнадцать. В организме он расщепляется, и в ходе его распада наряду с другими метаболитами образуется андростерон.

Мужские половые гормоны является анаболическими гормонами, они стимулируют синтез и накопление белка в мышцах, наиболее выражено это в молодом возрасте. У андростерона проявляется только половое действие, но нет анаболического.

Андрогены являются синергистами (усиливают действие) некоторых других гормонов (например, кортикостероидов, гормона роста и других). В медицинской практике, животноводстве при импотенции и проявлениях недостаточности мужских половых желез применяется препарат метилтестостерон. Он отличается от тестостерона тем, что содержит метильную группу у семнадцатого атома углерода. Искусственно синтезируемый метилтестостеронв несколько раз активнее природного тестостерона.

Женские половые гормоны, или эстрогены, образуются в фолликулах яичников, в желтом теле и во время беременности в плаценте. Они являются производными эстрана, состоят из восемнадцати атомов углерода и отличаются от циклопентанопергидрофенантрена тем, что содержат только одну метильную группу тринадцатого атома углерода. Свойствами женских половых гормонов - вызывание течки у животных и разрастание слизистой оболочки матки – обладают несколько производных эстрана. Наиболее эффективными из них являются: эстрадиол, эстрон (Фолликул) и эстриол (яичник женщины секретирует примерно 1 мг эстрадиола за сутки).

2. Регуляция секреции гормонов

Гормональная регуляция, регуляция жизнедеятельности организма животных и человека, осуществляемая при участии поступающих в кровь гормонов; одна из систем саморегуляции функций, тесно связанная с нервной и гуморальной системами регуляции и координации функций.

Одним из важнейших биологических процессов является регуляция секреции гормонов, обеспечивающая их образование, выделение из клеток и поступление в циркуляцию в количестве, необходимом для поддержания процессов метаболизма и других функций тканей и органов. Составными частями этой регулирующей системы являются гуморальные факторы, к которым надо отнести продукты метаболизма и гормоны, нейро-гормональные и нервные факторы.

Гипоталамус выделяет два противоположно действующих гормона - рилизинг-фактор и соматостатин, которые направляются в аденогипофиз и регулируют выработку и выделение гормона роста. До сих пор неизвестно, что сильнее стимулирует выброс гормона роста из гипофиза - увеличение концентрации рилизинг-фактора или уменьшение содержания соматостатина. Гормон роста секретируется не равномерно, а эпизодически, 3–4 раза в течение дня. Усиление секреции гормона роста происходит под влиянием голодания, тяжелой мышечной работы, а также во время глубокого сна: недаром, видимо, народная традиция утверждает, что дети растут по ночам. С возрастом секреция гормона роста уменьшается, но тем не менее не прекращается в течение всей жизни. Ведь у взрослого человека процессы роста продолжаются, только они уже не приводят к нарастанию массы и числа клеток, а обеспечивают замену устаревших, отработавших клеток новыми.

Выделяющийся гипофизом гормон роста производит два различных воздействия на клетки организма. Первое - непосредственное - действие состоит в том, что в клетках усиливается распад накопленных ранее запасов углеводов и жиров, их мобилизация для нужд энергетического и пластического обмена. Второе - опосредованное - действие осуществляется с участием печени. В ее клетках под воздействием гормона роста вырабатываются вещества-посредники - соматомедины, которые уже воздействуют на все клетки тела. Под влиянием соматомединов усиливается рост костей, синтез белка и деление клеток, т. е. происходят те самые процессы, которые принято называть «ростом». При этом в процессах синтеза белка и клеточного деления принимают участие молекулы жирных кислот и углеводов, высвободившиеся благодаря непосредственному действию гормона роста.

Если выработка гормона роста снижена, то ребенок не вырастает и становится карликом . При этом он сохраняет нормальное телосложение. Рост может также преждевременно прекратиться из-за нарушений в синтезе соматомединов (считается, что это вещество по генетическим причинам не вырабатывается в печени пигмеев, имеющих во взрослом состоянии рост 7-10-летнего ребенка). Напротив, гиперсекреция гормона роста у детей (например, вследствие развития доброкачественной опухоли гипофиза) может привести к гигантизму . Если же гиперсекреция начинается после того, как под воздействием половых гормонов уже завершается окостенение хрящевых участков костей, формируется акромегалия - непропорционально удлиняются конечности, кисти и стопы, нос, подбородок и другие оконечные части тела, а также язык и пищеварительные органы. Нарушение эндокринной регуляции у больных акромегалией нередко ведет к различным заболеваниям , в том числе к развитию сахарного диабета. Своевременно примененная гормональная терапия или хирургическое вмешательство позволяют избежать наиболее опасного развития болезни.

Гормон роста начинает синтезироваться в гипофизе человека на 12-й неделе внутриутробной жизни, а после 30-й недели его концентрация в крови плода становится в 40 раз больше, чем у взрослого. К моменту рождения концентрация гормона роста падает примерно в 10 раз, но все же остается чрезвычайно высокой. В период от 2 до 7 лет содержание гормона роста в крови детей сохраняется примерно на постоянном уровне, который в 2–3 раза превышает уровень взрослых. Показательно, что в этот же период завершаются наиболее бурные ростовые процессы до начала пубертата. Затем наступает период значительного уменьшения уровня гормона - и рост тормозится. Новое повышение уровня гормона роста у мальчиков отмечается после 13 лет, причем его максимум отмечается в 15 лет, т. е. как раз в момент наиболее интенсивного увеличения размеров тела у подростков. К 20 годам содержание гормона роста в крови устанавливается на типичном для взрослых уровне.

С началом полового созревания в регуляцию ростовых процессов активно включаются половые гормоны, стимулирующие анаболизм белков. Именно под действием андрогенов происходит соматическое превращение мальчика в мужчину, поскольку под влиянием этого гормона ускоряется рост костной и мышечной ткани. Повышение концентрации андрогенов во время полового созревания вызывает скачкообразное увеличение линейных размеров тела - происходит пубертатный скачок роста . Однако вслед за этим то же повышенное содержание андрогенов приводит к окостенению зон роста в длинных костях, в результате чего их дальнейший рост прекращается. В случае преждевременного полового созревания рост тела в длину может начаться чрезмерно рано, но рано и закончится, и в итоге мальчик останется «недомерком».

Андрогены стимулируют также усиленный рост мышц и хрящевых частей гортани, в результате чего у мальчиков «ломается» голос, он становится значительно более низким. Анаболическое действие андрогенов распространяется на все скелетные мышцы тела, благодаря чему мышцы у мужчин развиты гораздо больше, чем у женщин. Женские эстрогены обладают менее выраженным, чем андрогены, анаболическим действием. По этой причине у девочек в пубертатный период увеличение мышц и длины тела меньше, а пубертатный скачок роста слабее выражен, чем у мальчиков.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

на тему: «Роль гормонов в регуляции процессов психического, физического развития, линейного роста тела.»

Выполнил Хабаров Эдуард

Роль гормонов в развитии организма

К гормонам, которые делают возможным и обеспечивают физическое, психическое и половое развитие, относятся гормон роста (СТГ), который продуцируется передней долей гипофиза, а также гормоны щитовидной железы - тироксин и трийодтиронин, гормон поджелудочной железы - инсулин, половые гормоны (рис. 1).

Важную роль играют генетические факторы. Питание должно быть сбалансированным: голодание, болезни, сопровождающиеся катаболизмом белков, приводят к задержке роста у детей.

Рост происходит неравномерно. Первый пик увеличения скорости роста имеет место в раннем детском возрасте, второй - во время полового созревания. Это обусловлено одновременным действием гормона роста, эстрогенов и андрогенов. Прекращение роста связано с закрытием эпифизарных ростовых пластин под влиянием эстрогенов и андрогенов.

Роль гормона роста (СТГ) в регуляции роста и физического развития

Гормон роста выделяется передней долей гипофиза (аденогипофизом). По химическому строению это полипептид, состоящий из 191 аминокислоты. Гормон роста имеет видовую специфичность.

рисунок 1. Регуляция аденогипофизом концентрации СТГ, ТТГ, ГТГ и их функциональное значение

Синтез и секреция СТГ осуществляются под контролем гормонов гипоталамуса - рилизинг-фактора гормона роста (РФГР), который стимулирует эти процессы, и соматостатина (СС), который, наоборот, угнетает синтез и выделение СТГ. Гормоны гипоталамуса поступают в аденогипофиза с кровью портальных сосудов.

Концентрация гормона в крови больше у детей и в молодом возрасте (до половой зрелости), меньше - в старшем возрасте. Нормальная концентрация гормона роста у взрослого человека - 2-6 нг / мл, у детей - 5-8 нг / мл.

Существует суточный (циркадный) биологический ритм секреции гормона - секреция имеет пульсирующий характер, увеличивается ночью: пик секреции достигается через 1-2 часа после засыпания и уменьшается днем.

На секрецию СТГ влияет большое количество факторов. Они условно могут быть разделены на стимулирующие и тормозные. К стимулирующим относятся:

1 Голодание, особенно белковое, и уменьшение количества свободных жирных кислот в крови, что приводит к существенному снижению основных субстратов, необходимых для пополнения энергии организма.

2 Повышение в крови концентрации определенных аминокислот: аргинина, лейцина, лизина, триптофана и 5-гид рокситриптофану.

3 Стрессорные факторы, сопровождающиеся повышенной физической нагрузкой, отрицательными эмоциями и возбуждением симпатоадреналовой системы.

4 Биологически активные вещества: инсулин, эстрогены, опиаты (энкефалины и эндорфины), тестостерон.

Тормозят секрецию: увеличение концентрации глюкозы и свободных жирных кислот в крови ожирение и процесс старения; гормоны кортизон, прогестерон, Соматомедин и экзогенный гормон роста.

Регуляция секреции СТГ осуществляется контуром регуляции с каналом отрицательной обратной связи.

Когда гормон роста попадает в кровь, он связывается с рецепторами мембран клеток-мишеней в печени, где продуцируются гормоны Соматомедин (инсулиноподобный фактор роста - ИФР), которые также по механизму отрицательной обратной связи контура регулируют секрецию гормона роста.

Соматомедин (ИФР-I), во-первых, кровотоком заносятся в гипоталамус и стимулируют синтез соматостатина, который тормозит выделение гипофизом СТГ; во-вторых, Соматомедин током крови прямо заносятся в гипофиз, в котором также подавляют секрецию гормона роста.

Влияние гормона роста на клетки-мишени происходит опосредованно через Соматомедин (ИФР-I) или напрямую.

Роль инсулиноподобного фактора роста в организме

В середине прошлого века ученые предположили, что между гормоном роста, известным как соматропин, и клетками организма, на которые он влияет, должен быть посредник. Через некоторое время соматомедин был обнаружен и получил название инсулиноподобный фактор роста.

Сначала ученые пришли к выводу, что существует три группы таких посредников, которые получили названия в порядке нумерации: ИФР-1 (А), ИФР-2 (В), ИФЗ-3 (С). Но уже через несколько лет исследователи смогли установить, что существует лишь одна группа, инсулиноподобный фактор роста-1. Несмотря на это, порядковый номер за ним закрепился.

Соматомедин

Инсулиноподобный фактор роста являет собой белок, структура и функции которого схожи на гормон инсулин. Соматомедин регулирует развитие и рост клеток организма. Ученые считают, что он принимает активную роль в процессах старения организма, если его показатели находятся ближе к верхней отметке допустимой нормы (чем старше человек, тем белка меньше), продолжительность жизни дольше.

Соматропин, известный как гормон роста, посредником которого является ИФР-1, вырабатывается в гипофизе, эндокринной железе головного мозга, с помощью которой гипоталамус управляет работой всей эндокринной системы организма. В то же время посредник между соматропином и клетками организма, соматомедин, синтезируется в печени под влиянием воздействия на рецепторы гормона роста. При дефиците белка в организме, он может начать вырабатываться в мышцах.

Именно от концентрации соматомедина в крови зависит, в каком именно количестве будет синтезироваться самотропин в гипофизе, а также соматолиберин, который производит гипоталамус для активизации выработки гормонов соматропина и пролактина. Это означает, что при низком уровне ИФР, выработка гормонов гипоталамуса и гипофиза увеличивается, и наоборот. Но иногда взаимодействие между посредником и соматропином может быть нарушено из-за недостаточного питания, плохой чувствительности гормона роста, отсутствия реакции у рецепторов.

Интересно, что хоть инсулиноподобный фактор роста-1 считается посредником соматропина, его количество в крови также зависит от йодсодержащих гормонов щитовидки, андрогенов, эстрогенов, прогестинов, инсулина, которые увеличивают его синтез в печени. А вот глюкокортикоиды, стероидные гормоны, которые вырабатывают надпочечники, выработку ИФР уменьшают.

Такое взаимодействие является одной из причин того, почему гормоны щитовидки, надпочечников, поджелудочной и половых желез оказывают влияние на развитие и рост организма. Например, инсулин, функцией которого является поставка глюкозы и питательных элементов до каждой клетки организма, снабжает также и печень, обеспечивая её всеми необходимыми для синтеза ИФР аминокислотами.

Взаимодействие гормонов в организме. Механизм действия

Синтезируется инсулиноподобный фактор роста гепатоцитами печени, которые составляют от 60 до 80% от всей массы органа, участвуют в выработке и хранении белков, преобразовании углеводов, производстве холестерина, желчных солей и исполняют другие функции. Поступив в кровоток из печени, соматомедин с помощью белков-переносчиков поступает в ткани и органы, активизируя рост костей, соединительной ткани, мышц и оказывая на организм похожее с инсулином воздействие. ИФР ускоряет выработку белков и замедляет их распад, способствует более быстрому сжиганию жиров.

Несмотря на то что количество гормона роста со временем уменьшается (его максимальная концентрация наблюдается, когда малыш еще не родился: на 4-6 месяце в утробе матери), и к пятидесяти годам его выработка сокращается до минимума, ИФР влияет на развитие организма на протяжении всей жизни.

Наибольшее количество наблюдается во время подросткового периода, наименьшее в детстве и в старости. Ученые отмечают тот факт, что пожилые люди, у которых показатели белка находятся на верхней отметке нормы, живут дольше и меньше подвержены сердечно-сосудистым недугам. Также количество ИФР возрастает в организме матери при беременности, когда организм малыша активно растет и развивается.

Сдача анализов

Инсулиноподобный фактор роста не склонен к колебаниям в течение дня, поэтому его часто берут на анализ при необходимости определить уровень соматропина, концентрация которого в крови непостоянна и на протяжении суток сильно колеблется. Чтобы установить концентрацию ИФР, в лабораториях используют имуннохемилюминесцентный анализ (ИХЛА), в основе которого - иммунная реакция антигенов (молекулы, что связываются с антителами).

Метод предусматривает сдачу крови из вены натощак, принимать пищу нельзя за восемь часов до анализа, разрешается пить только негазированную минеральную воду. За полчаса до процедуры нужно посидеть в приемном покое, чтобы кровь успокоилась. Если человек перенес острое респираторное заболевание, прежде чем сдать анализы, нужно полностью излечиться, иначе можно получить недостоверные данные.

Во время заполнения бланков нужно указать возраст, поскольку норма устанавливается для каждой возрастной категории индивидуально: чем старше человек, тем ниже концентрация ИФР. Самостоятельно искать расшифровку данных не нужно: это сделает врач, он же поставит диагноз.

Пониженный ИФР

Нехватка соматомедина у детей задерживает развитие и рост, результатом чего является карликовость. Дефицит белка во взрослом возрасте ослабляет мышцы, уменьшает плотность костей, изменяет структуру жиров. ИФР ниже нормы может быть спровоцирован болезнями гипофиза или гипоталамуса, которые из-за недуга стали производить пониженное количество гормона. Это может быть результатом наследственных или врожденных патологий, нарушением в результате травм, инфекций, воспалений. Может повлиять на понижение инсулиноподобного фактора роста проблемы с печенью (цирроз), почками, щитовидной железой (при гипотиреозе, когда уменьшается синтез йодсодержащих гормонов). Уменьшает синтез соматомедина недосыпание, неправильное питание, голодание, особенно плохо влияет анорексия.

Способны понизить синтез белка слишком высокие дозы гормональных препаратов, содержащие эстрогены.

Чтобы нормализовать уровень ИФР, нужно выяснить причину, снижающую его синтез. Например, если это гипотиреоз, при лечении этого недуга, например, тироксином, можно привести его в норму. В случае неправильного питания надо пересмотреть диету, при недосыпании - режим дня.

Повышенный ИФР

Если уровень ИФР превышает допустимое количество, это также опасно, поскольку может свидетельствовать о развитии опухоли гипофиза (в основном доброкачественной), которую, скорее всего, необходимо будет удалить. Если после операции количество ИФР в норму не придет, это будет свидетельствовать о неэффективности операции.

Именно под влиянием доброкачественной опухоли гипофиза увеличивается синтез гормона роста, который может спровоцировать гигантизм, когда рост женщины превышает 1,9, мужчины - 2 метра (не путать с наследственной высокорослостью). Первые симптомы гигантизма дают о себе знать в возрасте восьми-девяти лет, когда начинается интенсивный рост костей, что приводит не только к гигантскому росту, но и к росту несоразмерно длинных конечностей.

Когда человек перестает расти, недуг переходит в акромегалию, которая вызывает расширение и утолщение лицевой части черепа, стоп, кистей. Люди, имеющие подобную проблему с ростом, долго не живут, поскольку гигантизм сопровождает огромное количество недугов. Чтобы остановить рост, иногда используют медикаменты, блокирующие синтез гормона роста. Помогает это не всегда, тогда врачи решаются на хирургическое вмешательство, которое может оказаться неэффективным.

Также исследования показали, что увеличение концентрации ИФР может стимулировать рост раковых клеток и свидетельствовать об опухоли легких, желудка, хронической почечной недостаточности. Если придерживаться диеты, которая снижает активность соматомедина, риск развития онкологических заболеваний снижается. Несмотря на многочисленные исследования в этом направлении, особых результатов в лечении рака подобные данные не дали.

Эндокринная система

Во время внутриутробного развития организм постоянно находится под влиянием гормонов, даже в то время, когда они им еще не вырабатываются. Так, например, материнские стероидные гормоны в разной степени проходят через плаценту и воздействуют на плод. Некоторые гормоны продуцирует плацента.

Вырабатываемые плацентой гормоны обуславливают развитие приспособительных изменений и в организме беременной женщины: стимулируется пролиферация в молочных железах, трансформируется эндометрий, тормозится сократительная деятельность беременной матки (хорионический гонадотронин, хорионический лактосоматогронин, прогестерон, в поздние сроки беременности -- эстрогены).

Большинство собственных гормонов плода начинает синтезироваться уже на 2-3 месяце внутриутробного развития, причем, к моменту рождения их концентрация в крови плода резко увеличивается и существенно превышает соответствующий уровень у взрослого человека. После рождения содержание гормонов падает, но это не лишает новорожденного важного механизма регуляции, поскольку в молоке кормящей матери содержится большое количество компонентов, компенсирующих дефицит выработки гормонов организмом ребенка и определяющих его развитие.

Таким образом, материнское молоко, кроме питательной, ферментативной и иммунологической ценности, играет еще и роль поставщика гормонов. Особенно велика в нем концентрация пролактина. В случае его дефицита (например, при искусственном вскармливании) возникают отдаленные эндокринные нарушения -- гиперпролатинемический гипогонадизм, нарушается обмен дофамина; более половины женщин, получавших в раннем детстве искусственное вскармливание, страдают бесплодием.

Роль гормонов в молоке матери состоит:

o Во- первых, в том, что в условиях незавершенности развития нейроэндокринных механизмов младенца они повышают его адаптационные возможности в новых условиях существования.

o Во-вторых, эти гормоны необходимы для нормального созревания механизмов мозга. Так, например, дефицит пролактина в материнском молоке нарушает развитие дофаминергической системы мозга ребенка.

В перинатальный и ранний постнатальный периоды высока потребность развивающегося мозга в анаболических и тиреоидных гормонах, ибо в это время осуществляется синтез белков нервной ткани и идет процесс ее миелинизации. Помимо гуморальной связи мать -- дитя существует и рефлекторный канал связи: акт сосания вызывает у матери усиление секреции пролактина и окситоцина, в результате чего, продуцируется больше молока. Однако, увеличение синтеза и секреции гормонов (первые посредники) еще не означает повышения их влияния на клеточную мембрану органов -- мишеней ребенка, т.к. необходимо еще и достаточное созревание на мембранах механизма, обеспечивающего образование второго посредника (цАМФ), который многократно усиливает действие гормона на ткань.

Гипоталамо-гипофизарная система

Специфическое действие адренокортикотропного гормона (АКТГ) на надпочечники начинается только на 7-м месяце внутриутробного периода, когда увеличивается скорость образования в надпочечниках гидрокортизона и тестостерона. У новорожденного функционируют все звенья гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы. Уже с первых часов после рождения дети на стрессорные раздражения реагируют повышением содержания кортикостероидов в крови и моче.

Функции половых желез

Между 5 и 7 месяцами внутриутробного развития андрогены оказывают решающее влияние на реализацию генетически запрограммированного пола плода: при наличии андрогенов гипоталамус дифференцируется по мужскому типу; при их отсутствии -- по женскому типу. Андрогены способствуют росту и развитию мужских половых органов.

Вилочковая железа (тимус)

Гормоны, вырабатываемые вилочковой железой (главный из них, тимозин), имеют большое значение как для дифференцировки Т-клеток, так и для пролиферации и созревания клеток самой железы. Установлено, что уже у 7,5-недельного эмбриона проявляются различные функции Т-клеток, а к 12 неделе внутриутробного развития железа напоминает зрелый орган и вскоре становится центральным органом иммуногенеза. Т-клетки действуют, главным образом, на кислотоустойчивые бактерии, вирусы кори, ветряной оспы и грибы. Хелперные Т-клетки необходимы для инициации ответа на антиген; супрессорные Т-клетки играют гомеостатическую роль, удерживая иммунный ответ в необходимых пределах.

У детей активность железы проявляется в полной мере, поскольку ребенку приходится сталкиваться с огромным количеством новых для него антигенов. До периода половой зрелости повышенная активность тимуса обусловлена действием тироксина. Андрогенные и эстрогенные гормоны вызывают быструю и резко выраженную атрофию вилочковой железы, причем эстрогены в этом отношении значительно активнее андрогенов.

Щитовидная железа

Гормоны щитовидной железы повышают основной обмен и температуру тела, ускоряют миелинизацию нервных волокон, рост и дифференцировку скелета; они необходимы для ускорения обмена холестерина и других липидов (при гипотиреозе уровень последних повышается).

К 12 неделе внутриутробного развития щитовидная железа уже сформирована, она способна концентрировать йод и синтезировать йодтирозины. В это же время развивается гипофиз плода, вырабатывающий тиреотропный гормон (ТТГ). Во время родов выброс последнего резко повышается. У новорожденных уровень тиреоидных гормонов максимален, что поддерживает интенсивность обменных процессов на высоком уровне. После 10 лет каких-либо различий в активности щитовидной железы детей и взрослых не отмечается.

В период полового созревания в связи с выраженной васкуляри-зацией щитовидной железы имеет место значительное увеличение ее объема, особенно у девочек. При этом возникает состояние гипер-тиреоза, сопровождающееся усилением энергетических процессов, повышенной возбудимостью, увеличением частоты сердцебиений. В этот период особенно проявляется стимулирующее влияние на щитовидную железу эстрогенов и тормозящее -- прогестерона.

Околощитовидные железы

У новорожденных в первые 2 дня жизни происходит снижение уровня кальция в плазме. Околощитовидные железы плода до рождения проявляют минимальную активность. Гомеостаз кальция обеспечивается гиперфункцией околощитовидных желез матери, высвобождением кальция из костей у матери и усилением его реабсорбиии почечными канальцами. (На гомеостаз кальция влияют также гормон роста, тироксин, кальцито-нин, кортизол). Избыток ионов кальция транспортируется через плаценту от матери к плоду. Когда же после рождения переход кальция от матери к плоду прекращается, возникает состояние ги-покальциемии новорожденного.Снижение содержания ионов кальция во внеклеточной жидкости ведет к резкому усилению возбудимости нервно-мышечной системы и тетании, что иногда отмечается у новорожденных.

На обмен кальция в организме детей значительное влияние оказывает также витамин Д, который вместе с паратгормоном усиливает всасывание кальция из кишечника.

гормон рост эндокринный щитовидный

Поджелудочная железа

У плода В-клетки, продуцирующие инсулин, появляются раньше, чем а-клетки, продуцирующие глюкоген. В этот период отногенеза оба гормона не связаны с регуляцией глюкозы. В отличие от взрослого организма инсулин плода в большей мере влияет на повышение транспорта аминокислот через клеточные мембраны. Повышенная концентрация аминокислот в крови вызывает быстрое увеличение секреции инсулина. В течение первых недель постнатальной жизни развивается инсулиновый ответ на гипергликемию, хотя В- клетки еще продолжают частично реагировать на повышение концентрации аминокислот.

Дети и юноши обычно обладают высокой толерантностью к сахарным нагрузкам. В последние десятилетия значительно возросло число детей и подростков, имеющих врожденную или приобретенную недостаточность островков Лангерганса, что приводит к развитию сахарного диабета. Одна из причин диабета -- избыточное потребление детьми сладостей. Длительное избыточное потребление сахара истощает В- клетки и приводит к уменьшению продукции инсулина.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Характеристика гормонов, особенности их образования, роль в регулировании работы организма. Функциональные группы гормонов. Гипоталамо-гипофизарная система. Эффекторные гормоны ГГС. Рилизинг-факторы гипоталамуса. Описание тропных гормонов аденогипофиза.

презентация , добавлен 21.03.2014


Основные системы регуляции метаболизма. Функции эндокринной системы по регуляции обмена веществ посредством гормонов. Организация нервно-гормональной регуляции. Белково-пептидные гормоны. Гормоны - производные аминокислот. Гормоны щитовидной железы.

презентация , добавлен 03.12.2013


История открытия гормона роста соматотропина, адренокортикотропного гормона и пролактина. Общая характеристика тропных гормонов; изучение их химического состава, строения, химических процессов, протекающих с участием гормонов в живых организмах.

курсовая работа , добавлен 30.05.2015


Общая характеристика желез внутренней секреции. Исследование механизма действия гормонов. Гипоталамо-гипофизарная система. Основные функции желез внутренней секреции. Состав щитовидной железы. Аутокринная, паракринная и эндокринная гормональная регуляция.

презентация , добавлен 05.03.2015


Регуляция деятельности внутренних органов посредством гормонов, выделяемых эндокринными клетками непосредственно в кровь. Основные функции эндокринной системы. Основные задачи гипофиза, гипоталамуса, щитовидной железы, надпочечника, поджелудочной железы.

презентация , добавлен 22.10.2017


Гормоны коры и мозгового вещества надпочечников. Механизм действия стероидных гормонов. Функциональные взаимодействия в системе "гипоталамус - гипофиз - кора надпочечников". Гормоны щитовидной железы и их синтез. Синдромы нарушения выработки гормонов.

презентация , добавлен 08.01.2014


Анатомическое расположение щитовидной железы. Гипоталамо-гипофизарно-тиреоидная система. Действие тиреоидных гормонов на рост и развитие головного мозга. Оценка функции щитовидной железы. Схема синтеза йодтиронинов. Причины возникновения гипотиреоза.

презентация , добавлен 25.10.2014


Четыре основные системы регуляции метаболизма. Организация нервно-гормональной регуляции. Эндокринная система организма человека. Поджелудочная железа человека, ее анатомия, топография, макроскопическое и микроскопическое строение. Инсулин и глюкагон.

курсовая работа , добавлен 23.02.2014


Роль гормонов в нормальном функционировании клеток организма. Заболевания, возникающие в результате нарушения фосфорно-кальциевого обмена в организме. Описание действия препаратов параткогмона и кальцитонина для лечения подобных заболеваний в медицине.

реферат , добавлен 27.06.2009


Система гормональной регуляции. Номенклатура и классификация гормонов. Принципы передачи гормонального сигнала клеткам-мишеням. Строение гидрофильных гормонов, механизм их действия. Метаболизм пептидных гормонов. Представители гидрофильных гормонов.