Интегративные системы организма
В отличие от одноклеточных организмов, многоклеточные имеют многочисленные специализированные группы клеток и органов, и их разнообразные функции должны быть соответствующим образом интегрированы и координированы. У млекопитающих за управление и интеграцию в основном ответственны нервная и эндокринная системы, а иммунная система служит информационной системой защиты. Эти системы взаимодействуют посредством электрических и/или химических сигналов.
Нервные импульсы и гормональные сигналы служат для контроля и регуляции метаболизма и внутренней среды (артериальное давление, pH, водный и электролитный баланс, температура и т. д.), физического роста и созревания, репродуктивных функций, сексуального поведения, а также социальных взаимодействий. Сигналы, получаемые сенсорами (сенсорными рецепторами) внутренних органов, опорно-двигательного аппарата, кожи и сенсорных органов, наряду с психологическими факторами и др., также играют роль в регуляции и контроле. Сигналы используются многими системами обратной связи организма.
Нервные волокна специально адаптированы для быстрого проведения тонко отрегулированных сигналов. Нервная система состоит из центральной нервной системы (ЦНС) и периферической нервной системы (ПНС). ПНС состоит из:
- соматической нервной системы, которая проводит импульсы от невисцеральных сенсоров к центру (афферентные, или центростремительные, нейроны) и контролирует скелетную мускулатуру (эфферентные, или центробежные, нейроны);
- вегетативной (автономной) нервной системы (ВИС), которая состоит из эфферентных нейронов и служит в основном для управления системой кровообращения, внутренними органами и половой функцией. ВИС дополнительно имеет:
- висцеральные афферентные нейроны, т. е. нервные волокна, проводящие сигналы из внутренних органов к центру. Они обычно расположены в тех же нервах, что и вегетативные волокна (например, в блуждающем нерве);
- брюшную (кишечную) нервную систему, которая интегрирует локальные функции пищевода, желудка и кишечника.
Гормоны. Как и нейромедиаторы, а также цитокины и хемокины иммунной системы, гормоны служат передатчиками информации и в основном используются для медленной долговременной передачи сигнала. Эндокринные гормоны разносятся кровотоком к органам-мишеням на большие расстояния. Паракринные гормоны (и другие паракринные медиаторы) действуют лишь на клетки ближайшего окружения. Гормоны, действующие на клетки, которые продуцируют вещества-посредники, называются аутокринными гормонами.
Гормоны синтезируются в специализированных железах, тканях и клетках (например, нейроэндокринных клетках). Их органом-мишенью являются или подчиненные эндокринные железы (гландотропные гормоны), или неэндокринные ткани (эффекторные гормоны). Клетки-мишени имеют высокоаффинные центры связывания (рецепторы) для данного гормона, и, таким образом, даже очень низкие концентрации гормона достаточны для проведения сигнала (от 10-6 до 10-12 моль/л). Рецепторы клеток-мишеней выбирают предназначенные для них вещества из множества различных сигнальных веществ в их окружении.
Гормоны работают в близком взаимодействии с нервной системой и регулируют пищеварение, метаболизм, рост, созревание, физическое и умственное развитие, репродуктивную функцию и адаптацию к условиям, а также постоянство внутренней среды организма (гомеостаз) (А). Большинство этих функций выполняет в основном ВНС, но она подлежит центральному управлению при помощи гипоталамуса, который, в свою очередь, контролируется высшими нервными центрами мозга.
Нейромедиаторы, высвобождаемые химическими синапсами нервных окончаний, проводят сигналы к постсинаптическим нервным волокнам, мышцам или железам. Некоторые нейропептиды, высвобождаемые пресинаптическими нейронами, также оказывают эффект на близлежащие синапсы, что приводит к своего рода «паракринному» действию.
Нейроны могут также секретировать гормоны, например адреналин, окситоцин и антидиуретический гормон. Некоторые сигнальные вещества иммунной системы, например тимозин и разнообразные цитокины, также имеют эндокринный эффект.
