Особенности нейроэндокринной регуляции при действии низких температур

Организм может существовать только при относительном постоянстве внутренней среды. Это положение, сформулированное К. Бернаром, справедливо как для одноклеточных простых систем, так и для высокодифференцированных организмов.

Механизмы, обеспечивающие постоянство внутренней среды в одноклеточных организмах, очень сложны. Они основаны на универсальной для всех клеток взаимозависимости энергетических и структурных процессов, т. е. того сложного комплекса, который обозначают как метаболизм клетки. Уже на уровне одноклеточного организма взаимосвязь метаболических процессов обеспечивает определенный состав среды, необходимый для сохранения жизни. Кроме взаимосвязи между синтезом и обменом углеводов, жиров и белков и саморегуляции этих процессов, основанной главным образом па метаболических взаимоотношениях, в одноклеточном организме возникли уже и специализированные регуляторы — протогормоны, т. е. филогенетические предшественники гормонов, к которым относятся прежде всего циклический аденозинмонофосфат (цАМФ). Циклический АМФ контролирует многие метаболические процессы в изолированной клетке-организме, например в микроорганизмах.

Вместе с тем эта система регуляции сохранилась и в многоклеточных дифференцированных организмах. Одним из путей специализации функции явилось возникновение специфических рецепторов на поверхности клеточной (плазматической) мембраны. Эти рецепторы стали как бы приводами, от действия которых зависит включение или выключение некоторых направлений клеточного метаболизма. Такое устройство позволяет использовать свойства, уже имеющиеся в отдельной клетке, при интегрированной деятельности, которая свойственна ткани или органу в целом. Интеграция осуществляется общим сигналом, который, воздействуя на рецепторы клеток данной ткани, производит координацию обмена в необходимом направлении. Такими специализированными сигналами стали гормоны, которые вырабатываются не в самой рабочей клетке, подобно цАМФ, а в специальных клетках эндокринных желез. Попадая в кровоток, гормоны воздействуют на всю популяцию рабочих клеток одновременно.

Следует учитывать, что и без гормонов рабочие клетки могут осуществлять свою функцию на определенном, хотя и значительно сниженном режиме. Этот процесс обеспечивается устройством каждой клетки, которое в целом сохраняет особенности одноклеточного организма. Гормоны лишь стимулируют или в более редких случаях тормозят эти внутриклеточные процессы. Поэтому, если иметь в виду уровни регуляции в эндокринной системе, то первым уровнем являются протогормоны — цАМФ и простагландины и вторым - специализированные гормоны, продуцирующиеся в периферических эндокринных железах. Так, например, изолированные клетки обладают способностью поглощать из окружающей среды глюкозу и утилизировать ее в процессе метаболизма. В этом проявляется эволюционная независимость клетки как отдельного организма. Однако при специализации, свойственной высокодифференцированным организмам, базальный уровень поглощения глюкозы (вне действия гормонов) оказывается недостаточным для выполнения специализированной функции.

  Это особенно демонстративно для мышечной ткани. Соответственно инсулин многократно увеличивает поглощение глюкозы мышечной клеткой, обеспечивая тем самым необходимый для нее энергетический субстрат. Вместе с тем дифференцировка и специализация высших организмов требует координированной деятельности не только отдельных клеток в пределах специализированной ткани, но и взаимодействия отдельных тканей при осуществлении деятельности организма. Для этого, в частности, необходима интеграция действия ряда гормонов, что стало осуществимо вследствие возникновения общего регулятора — гипофиза, который контролирует активность — непосредственно или косвенно — целой группы эндокринных желез. Эта интеграция осуществляется, в частности, за счет внутригипофизарного баланса гормонов. Так, например, уменьшение уровня эстрогенов в результате кастрации не только приводит к повышению продукции гипофизом гонадотропинов, но и АКТГ, что ведет к повышению синтеза эстрогенов в надпочечниках и тем самым к определенной компенсации эстрогенной недостаточности. Таким образом, гипофиз является третьим уровнем в функциональной организации эндокринной системы.

Однако гипофиз (передняя его доля, где вырабатываются тройные к эндокринным железам гипофизарные гормоны) воспринимает сигналы лишь гормонального характера. Вся огромная масса информации, поступающая через вегетативную нервную систему, таким образом, не используется. Без этой информации, однако, не может осуществляться регулирующая деятельность по поддержанию постоянства внутренней среды организма. Кроме того, гипофиз «слеп» в отношении сигналов, поступающих из внешнего мира через органы чувств и нервную систему. Вследствие этого на уровне гипофиза не могут происходить регуляторные изменения, необходимые для осуществления приспособления организма к действию внешней среды. Все указанные функции осуществляются в гипоталамусе, который, с одной стороны, как интегральная часть вегетативной и эндокринной системы получает информацию из внутренней среды организма, например о температуре тела или концентрации глюкозы в крови, а с другой, получает информацию, идущую из внешней среды через органы чувств.

  В конечном счете, в гипоталамусе происходит координация вегетативной и эндокринной деятельности и осуществляются регуляторные изменения, необходимые для приспособления организма как к давлению внешней среды, так и к поддержанию постоянства внутренней среды. Гипоталамус является, таким образом, четвертым уровнем организации эндокринной системы или, точнее, нейро-эндокринной системы, так как именно в гипоталамусе как части мозга, в полной мере обладающей свойствами эндокринной железы, происходит непосредственная трансформация нервных импульсов в гормональные. Однако в своей деятельности гипоталамус не автономен. Напротив, сама его роль как интегрирующей системы не могла бы выполняться, если бы гипоталамус не получал корригирующих сигналов из других отделов мозга. В этом отношении особенно велико значение ретикулярной формации и лимбических образований мозга. Поэтому самые разнообразные стимулы, исходящие из других отделов нервной системы, влияют на состояние эндокринной системы. Однако, как правило, все эти влияния в конечном итоге реализуются через деятельность гипоталамуса. На уровне гипоталамуса замыкается саморегуляция в эндокринной системе, и в этом отношении гипоталамус является высшим ее центром, который автоматически поддерживает в нормальных условиях состояние равновесия (постоянства) внутренней среды организма.