59

Rozdział 4

IDENTYFIKACJA I ANALIZA FIZJOLOGICZNYCH SYSTEMÓW STEROWANIA

Fizjologiczne systemy sterowania to systemy pełniące rolę koordynatora poszczególnych

narządów, układów, a także pojedynczych komórek. Systemy te obejmują: nerwowy, hormonalny oraz

immunologiczny, czyli odpornościowy.

4.1. Układ nerwowy

Układ nerwowy ma wśród innych narządów i układów ustroju pozycję centralną, jest ich

administratorem. Każda czynność czy zadanie do wykonania przez określony narząd lub układ

narządów pozostaje pod jego kontrolą. Jest to najbardziej skomplikowany i najważniejszy system

komunikacji. System nerwowy odgrywa kluczową rolę w widzeniu i słyszeniu, odczuwaniu bólu i

przyjemności, w zarządzaniu ruchem, regulowaniu czynności organizmu, jak trawienie i oddychanie

oraz ma znaczenie dla rozwoju myślenia, języka, pamięci i procesu podejmowania decyzji.

„Częściami roboczymi” układu nerwowego są miliony wzajemnie połączonych komórek zwanych

neuronami, których funkcja przypomina funkcję drutów w skomplikowanej maszynie elektrycznej.

Neurony wychwytują sygnały w jednej części układu nerwowego i przenoszą je do drugiej części, w

której przekazują je innym neuronom lub zapoczątkowują jakąś czynność, którą może być na przykład

skurcz włókien mięśniowych. Układ nerwowy w ciągu jednej sekundy odbiera z otoczenia aż do 109

bitów informacji. Do świadomości dociera jednak znikoma jej część, jedynie ok. 102 bitów/s. Oznacza

to, że przytłaczająca ilość informacji docierających do mózgu ludzkiego jest tam przetwarzana w

sposób całkowicie nieświadomy. Neurony są komórkami bardzo delikatnymi, które łatwo zniszczyć

przez skaleczenie, infekcję, nacisk, zaburzenia chemiczne lub brak tlenu. Co więcej, zniszczonych

neuronów nie można już zastąpić, zatem wszelkie zniszczenia mają zwykle poważne konsekwencje

[23].

Układ nerwowy zapewnia stały kontakt organizmu ze środowiskiem zewnętrznym oraz integruje

pracę narządów wewnętrznych. Kontakt ze światem zewnętrznym zapewniają narządy zmysłów,

natomiast doznania z narządów wewnętrznych rejestrowane są przez zakończenia czuciowe w

poszczególnych narządach. Układ nerwowy uczestniczy w rejestrowaniu, przekazywaniu oraz analizie

napływających pobudzeń z zakończeń czuciowych oraz bierze udział w realizacji prawidłowych

reakcji adaptacyjnych na zmieniające się warunki świata zewnętrznego i środowiska wewnętrznego.

Podstawowe reakcje adaptacyjne są wrodzone (np. reakcje odruchowe), inne wykształcają się w

trakcie życia osobniczego (np. reakcje psychiczne). Podłożem fizjologicznym reakcji odruchowych

jest łuk odruchowy, który składa się z drogi doprowadzającej, przewodzącej pobudzenia z receptora

do ośrodka scalającego (mózg, rdzeń kręgowy) oraz drogi odprowadzającej, przenoszącej pobudzenia

do narządu wykonawczego (mięśni, gruczołów wydzielania wewnętrznego). Odruchy wykształcone na

drodze przemian ewolucyjnych (warunkowe, czyli wrodzone) są uruchamiane bez udziału

60

świadomości, przez co ich czas reakcji jest skrócony (np. cofnięcie ręki od wrzątku, zwężenie źrednicy

przy impulsie świetlnym). Odruchy modyfikowane przez doświadczenie, będące efektem powtarzania

się pewnego bodźca, to odruchy wrodzone, warunkowe. Są wynikiem uczenia skojarzeniowego (dwa

bodźce skoordynowane w czasie). Następuje skorelowane w czasie skojarzenie bodźca pierwotnego,

wywołanego odruchem bezwarunkowym, z bodźcem obojętnym, tzw. syndrom psa Pawłowa. Tego

typu odruchy wymagają podtrzymania, czyli powtarzania, w przeciwnym razie zanikną.

Układ nerwowy składa się z dwóch zależnych od siebie części: ośrodkowy (układ centralny) i

obwodowy (peryferyjny) (rys. 4.1-4.2). Oba te systemy są anatomicznie i funkcjonalnie związane ze

sobą, ale w literaturze ich własności często są rozważane oddzielnie [6].

Rys. 4.1. Układ nerwowy człowieka [84]

Układ nerwowy

Ośrodkowy układ nerwowy Obwodowy układ nerwowy

Somatyczny układ nerwowy Autonomiczny układ nerwowy

Układ sympatyczny Układ parasympatyczny

Układ nerwowy

Ośrodkowy układ nerwowy Obwodowy układ nerwowy

Somatyczny układ nerwowy Autonomiczny układ nerwowy

Układ sympatyczny Układ parasympatyczny

Rys. 4.2. Podział układu nerwowego

Układ centralny (ośrodkowy) – w jego skład wchodzi mózg, móżdżek oraz pień mózgu (45 cm).

Dolna część, rdzeń kręgowy, znajduje się w kanale kręgowym, natomiast górna, mózgowie, w jamie

czaszki. Ośrodkowy układ nerwowy otoczony jest błonami łącznotkankowymi, oponami. Układ

zawiera skupiska powtarzających się komórek, włókien i wypustek nerwowych, które przekazują

sygnały między komórkami. Centralny układ nerwowy rejestruje i analizuje pobudzania dopływające

z układu obwodowego i zapewnia prawidłową reakcję organizmu na te bodźce. Największą część

mózgu stanowią półkule mózgu, które dzieli się na cztery płaty: czołowy, ciemieniowy, skroniowy i

61

potyliczny. W oparciu o badania anatomiczne i fizjologiczne ustalono, iż poszczególne płaty związane

są z określonymi funkcjami [6]. Płat czołowy związany jest z czynnościami ruchowymi i

psychicznymi. Uszkodzenie tego płata jest przyczyną niedowładów lub porażenia kończyn, a w

niektórych wypadkach może ujawniać się zaburzeniami cech osobowości. Płat ciemieniowy bierze

udział w analizie doznań czuciowych, a następstwem uszkodzenia tego płata jest przeciwstronna

niedoczulica. W płacie potylicznym znajdują się ośrodki wzrokowe. Jeśli dojdzie do upośledzenia

funkcji tego płata, człowiek odczuwa zaburzenia w polu widzenia. Od komórek nerwowych kory

mózgu do struktur pnia mózgu przebiegają włókna łączące, które tworzą istotę białą mózgu. We

wnętrzu półkul mózgowych znajdują się skupiska komórek nerwowych, tzw. zwoje podstawy, które

regulują napięcie mięśniowe oraz zapewniają kontrolę ruchów zautomatyzowanych. Pień mózgu

stanowi połączenie między półkulami mózgu i rdzeniem kręgowym. W obrębie pnia mózgu znajduje

się szereg ośrodków odpowiedzialnych za funkcjonowanie najważniejszych dla życia czynności, jak

oddychanie, praca serca, przemiana materii i regulacja temperatury. Móżdżek moduluje napięcie

mięśni i wpływa na utrzymanie prawidłowej postawy ciała. Rdzeń kręgowy znajduje się w kanale

kręgowym i pośredniczy w przekazywaniu pobudzeń czuciowych do mózgu oraz bodźców

wykonawczych do nerwów obwodowych [23].

Obwodowy układ nerwowy (peryferyjny) – utworzony jest przez nerwy czaszkowe oraz związane z

nim zwoje. Nerwy stanowią przedłużenie i rozgałęzienie ośrodkowego układu nerwowego w całym

ustroju. Nerwy czaszkowe są odpowiedzialne za funkcje ruchowe, czuciowe i mieszane. W ich skład

wchodzi nerw: węchowy, wzrokowy, okoruchowy, bloczkowy, trójdzielny, odwodzący, twarzowy,

słuchowy, językowo gardłowy, błędny, dodatkowy (szyja) oraz podjęzykowy [6,15]. Nerwy

rdzeniowe są mieszane, a ich odgałęzienia łączą się, tworząc sploty. Dzielą się na odcinek szyjny (8

par), piersiowy, lędźwiowy i krzyżowy. Obwodowy układ nerwowy ma dwie główne części:

zewnętrzny – somatyczny oraz wewnętrzny – autonomiczny. Układ obwodowy zabezpiecza odbiór

doznań czuciowych oraz przewodzi pobudzenia z ośrodków nerwowych (rdzeń, mózg) do narządów

wykonawczych (mięśni, gruczołów dokrewnych). Nerwy obwodowe zbudowane są z włókien

nerwowych ruchowych, czuciowych i autonomicznych. Włókna ruchowe i autonomiczne, czyli

dendryty przewodzące pobudzenie z ośrodków nerwowych, przewodzą pobudzenia do narządów

wykonawczych (mięśni, gruczołów wydzielania wewnętrznego) [23].

Układ somatyczny – spełnia podwójną funkcję. Po pierwsze, zbiera informacje z narządów zmysłu

organizmu i przekazuje je do centralnego układu nerwowego. Po drugie, przesyła sygnały od

centralnego układu nerwowego do mięśni kręgosłupa w odpowiedzi na otrzymane informacje,

inicjując w ten sposób ruch.

Układ autonomiczny (wegetatywny) – zajmuje się regulacją pracy narządów wewnętrznych oraz

gruczołów.

62

4.1.1. Tkanka nerwowa

Włókna nerwowe dzieli się na [23]:

1. rdzenne - mają osłonkę zbudowaną z substancji białkowo-lipidowej, zwaną mieliną

(jednoosłonkowe i dwuosłonkowe);

2. bezrdzenne – bezosłonkowe (nerwy węchowe) oraz jednoosłonkowe (osłonka Schwanna).

Natomiast nerwy dzieli się na:

1. nerwy somatyczne (cielesne) - odpowiadają za ogólne odczucia bólu, dotyku, ciśnienia i

drgań. Są to narządy prioprioceptywne, czyli odbierają bodźce z ustroju (skóra, kończyny,

mięśnie i stawy). Szczególne odczucia somatyczne, to słuch, zachowanie równowagi, wzrok

oraz węch;

1. nerwy wewnętrzne - ogólnie dostarczają informacji o temperaturze ciała, zmianach

chemicznych, bólu, podrażnieniu narządów wewnętrznych (dodatkowo zmysł smaku).

Wewnętrzne nerwy pobudzają do pracy mięśnie gładkie, mięsień sercowy oraz gruczoły.

Układ nerwowy zbudowany jest z tkanki nerwowej i glejowej, czyli niepobudliwych komórek,

które wypełniają przestrzeń między ciałami neuronów i ich wypustkami, tworząc tzw. zrąb, czyli

podstawę strukturalno-funkcjonalną. Jest to tkanka łączna i według szacunkowych badań, jest 10 razy

więcej komórek glejowych od nerwowych. Komórki glejowe pełnią funkcję odżywczą, izolacyjną

oraz podporową dla neuronów [23].

Nerw jest wiązką równolegle biegnących włókien nerwowych (aksonów), spojonych ze sobą

tkanką łączną wiotką (rys. 4.3). Poszczególne włókna powiązane są tkanką zwaną śródnerwiem.

Tkanka wiotka, która otacza grupy drobnych pęczków to onerwie, natomiast otaczająca cały nerw –

nadnerwie. Razem z tkanką wiotką, do środka nerwu wnikają naczynia krwionośne i limfatyczne.

Rys. 4.3. Budowa nerwu [86]

63

Rys. 4.4. Komórka nerwowa [85]

Komórka nerwowa, neuron, jest elementarnym i najważniejszym elementem składowym układu

nerwowego (rys. 4.4) [6]. Neuron to bardzo delikatna komórka, którą łatwo zniszczyć przez

skaleczenie, infekcje, nacisk, zaburzenia chemiczne lub brak tlenu. Co więcej, zniszczonych neuronów

nie można już zastąpić, zatem wszelkie zniszczenia mają zwykle poważne konsekwencje. W obrębie

komórki nerwowej wyróżnia się ciało komórki (perikarion), które zawiera z reguły jedno jądro kuliste

otoczone błoną jądrową. Wewnątrz ciała komórki znajduje się jąderko wypełnione kwasem

rybonukleinowym. Komórka nerwowa wyposażona jest w dwa rodzaje wypustek: wypustkę długą

(akson, neuryt) i liczne wypustki krótkie (dendryty, wypustki protoplazmatyczne). Aksony przenoszą

informacje z ciała komórki do innych komórek nerwowych lub narządów wykonawczych, tzw.

efektorów, dendryty natomiast przekazują pobudzenia do ciała komórki nerwowej. Poszczególne

komórki nerwowe łączą się ze sobą poprzez złącza, synapsy, które pośredniczą w przekazywaniu

informacji. W zależności od substancji chemicznej pośredniczącej w przekazywaniu pobudzenia,

wyróżnia się synapsy pobudzające i hamujące.

Neurony są sklasyfikowane na podstawie kształtu (rys. 4.5) [23]:

1. jednobiegunowe (rzekomojednokierunkowe) – na początku jeden proces przekazywania

informacji przechodzący w dwa procesy. Ulokowane są głównie w części grzbietowej

narządów wewnętrznych. W rzeczywistości są to neurony dwubiegunowe, których obie

wypustki w swoich początkowych odcinkach złączyły się ze sobą. Dendryty dochodzą do

nabłonków i mięśni, tworząc zwoje rdzeniowe i mózgowe. Zalicza się je do czuciowych

(aferentnych);

2. dwubiegunowe – dwa procesy, bardzo rzadkie. Występują w siatkówce oka, zwoju

przedsionkowym i ślimakowym oraz zwojach mózgowych. Można je spotkać w zwojach

rdzeniowych u płodu i noworodka. Przekazują bodźce do nerwu wzrokowego, węchowego i

do mózgu;

3. wielobiegunowe – więcej niż dwa procesy, obejmują 99% neuronów. Występują w dwóch

postaciach, zwanych typami Galgiego. Komórki I typu Galgiego (Deitersa), to komórki

ruchowe. Dendryty mają szeroką podstawę i rozgałęziają się w niedużej odległości od niej na

gałązki drugiego i dalszych rzędów. Komórki II typu Galgiego mają krótki neuryt,

rozgałęziający się na gałązki końcowe blisko swojego wyjścia z ciała komórki.

64

a) b) c)

Rys. 4.5. Rodzaje neuronów: a) jednobiegunowe, b) dwubiegunowe, c) wielobiegunowe [23]

Każda komórka nerwowa zakończona jest synapsą, czyli stykiem, który zapewnia przewodzenie

impulsu nerwowego z jednej komórki na drugą (synapsa nerwowo-nerwowa) lub z komórki nerwowej

na efektor (nerwowo-mięśniowa, nerwowo-gruczołowa). Rys. 4.6 przedstawia ogólny podział synaps

ze względu na sposób przekazywania impulsu nerwowego [6].

SYNAPSA

Chemiczna Elektryczna

Pobudzająca Hamująca

SYNAPSA

Chemiczna Elektryczna

Pobudzająca Hamująca

Rys. 4.6. Podział synaps nerwowych

Ciała komórek nerwowych znajdują się w istocie szarej ośrodkowego układu nerwowego oraz w

zwojach układu obwodowego i autonomicznego. Rozmieszczone są nieregularnie lub skupiają się w

oddzielne grupy, tzw. ośrodki nerwowe, do których należą m.in. ośrodki: oddychania, krążenia,

ruchowe, czuciowe, itd. Wiązka włókien lub pęczek posiadający wspólny początek oraz dążący do

tego samego ośrodka tworzy drogę nerwową i w zależności od przewodzenia impulsów, drogi

nerwowe dzieli się na [23]:

a) wstępujące – z niższych pięter ośrodkowego układu nerwowego do wyższych, np. z rdzenia

kręgowego do mózgowia. Są to tzw. „drogi czuciowe”;

b) zstępujące – z wyższych pięter ośrodkowego układu nerwowego do niższych. Najdłuższe

zaczynają się w korze mózgowej i dochodzą do najniższych segmentów rdzenia kręgowego,

tzw. „drogi ruchowe”;

c) kojarzeniowe (asocjacyjne) – łączniki między drogami wstępującymi i zstępującymi.

Rozpoczynają się i kończą na tym samym poziomie ośrodkowego układu nerwowego, nie

przekraczając płaszczyzny pośrodkowej (np. połączenia w jednej części półkuli mózgu);

d) spoidłowe (komisuralne) – łączą ze sobą jednoimienne ośrodki prawej i lewej połowy mózgowia

lub rdzenia kręgowego.

4.1.2. Przewodnictwo nerwowe

Jedną z podstawowych właściwości komórek nerwowych jest zdolność do wytwarzania i

przewodzenia pobudzeń nerwowych. Szybkość przewodzenia pobudzeń nerwowych zależy od śrenicy

65

włókien nerwowych. Włókna grube przewodzą z szybkością 20-120 m/s, włókna średnie 3-15 m/s, a

włókna cienkie 0,5-2 m/s [23]. Nerwy obwodowe zbudowane są ze wszystkich rodzajów włókien, a

szybkość przewodzenia zależy od ilości poszczególnych włókien tworzących dany nerw. Prędkość

przewodzenia maleje wraz ze spadkiem temperatury, w trakcie niedokrwienia nerwu lub wskutek

działania różnych czynników uszkadzających (urazy, zatrucia, zaburzenia przemiany materii).

Przewodzenie impulsów nerwowych wyjaśnia teoria membranowa dotycząca mechanizmu

przepływu informacji, opracowana w roku 1952 przez Hodgkin’a i Huxley’a [14]. W procesie tym

biorą udział neurony błony komórkowej (neurolemmy). W czasie spoczynku, gdy impulsy nie są

przewodzone, błona neuronu jest spolaryzowana (rys. 4.7). Oznacza to, iż ułożenie ładunków po obu

jej stronach nie jest równomierne. Dodatnie jony Na+ dyfundują z wnętrza komórki powodując, że

wewnętrzna część błony komórkowej jest naładowana ujemnie. Następuje to wskutek obecności

licznych aktywnych białek w błonie neuronu, które działają jak pompy sodowo-potasowe,

przerzucając jony na drugą stronę błony, wbrew gradientowi stężeń: jony Na+ na zewnątrz i jony K

+

do wnętrza komórki. Różnica potencjału między zewnętrzną i wewnętrzną powierzchnią neurolemmy

wynosi -70 mV i jest to tzw. potencjał spoczynkowy [23].

Rys. 4.7. Polaryzacja błony komórki nerwowej [86]

Potencjał czynnościowy pojawia się, gdy nastąpi chwilowa zmiana wartości potencjału pomiędzy

wnętrzem i otoczeniem komórki, wywołana przez bodziec ponadprogowy. To zjawisko jest

charakterystyczne dla komórek pobudliwych. Potencjał progowy to wielkość potencjału błony

komórki, która musi zostać przekroczona, aby mógł być wygenerowany potencjał czynnościowy.

Ogólnie schemat przewodzenia można krótko opisać: zmiana potencjału powoduje zmianę ładunku na

błonie, następnie następuje miana przepuszczalności błony przez kanały jonowe (rys. 4.8).

Spolaryzowana

błona komórki

-70mV

Potencjał rośnie

aż do –50 mV

impulsBłona komórkowa

jest

przepuszczalna

jony Na

wpływają

do komórki

Inny rozkład

ładunku w el.

w komórki

Pompa jonowa

przywraca

równowagę 1 ms

Przejście fali

depolaryzacji

do innego el.

komórki

( potencjał czynnościowy)

Spolaryzowana

błona komórki

-70mV

Potencjał rośnie

aż do –50 mV

impulsBłona komórkowa

jest

przepuszczalna

jony Na

wpływają

do komórki

Inny rozkład

ładunku w el.

w komórki

Pompa jonowa

przywraca

równowagę 1 ms

Przejście fali

depolaryzacji

do innego el.

komórki

( potencjał czynnościowy)

Rys. 4.8. Schemat mechanizmu przepływu informacji według teorii membranowej [86]

66

Na skutek działania bodźca niosącego dostatecznie dużą porcję energii, która przewyższa wartość

progową, następuje otwarcie kanałów jonowych, przez które jony K+ oraz Na

+ gwałtownie zmieniają

swoje położenie. Proces ten, nazywany depolaryzacją, powoduje lokalną zmianę ładunku wewnętrznej

błony komórkowej z ujemnego na dodatni. Potencjał rośnie do wartości +40 mV (potencjał

czynnościowy) w przeciągu 1 ms. Następnie kanały jonowe zamykają się i pompy sodowo-potasowe

zaczynają działać, przywracając stan początkowy (repolaryzacja błony). Lokalna polaryzacja

powoduje podobny efekt w sąsiednich rejonach błony i powstaje w ten sposób fala depolaryzacyjna,

która przemieszcza się wzdłuż aksonu. Prędkość przesuwania się tej fali jest wprost proporcjonalna do

grubości włókien nerwowych. We włóknach bezmielinowych wynosi 0,3-2 m/s, natomiast z osłonką

mielinową do 120 m/s. Pojedyncze włókno nerwowe (akson) działa zgodnie z zasadą „wszystko albo

nic” – przewodzi impuls lub nie. Każdy bodziec nadprogowy, niezależnie od wartości, powoduje

powstanie potencjału czynnościowego o jednakowej amplitudzie, przebiegu i czasie trwania w danym

typie włókien. W pozostałych częściach neuronu amplituda potencjałów stopniowo rośnie wraz ze

wzrostem siły działania bodźca. Hodgkin i Huxley zaproponowali matematyczny opis transmisji

impulsu nerwowego (1), który opisuje zmiany napięcia błony komórkowej [14].

LNaK IIIIdt

dVC (1)

gdzie: I – całkowity prąd związany z przepływem jonów, IK – prąd związany z przepływem jonów

potasu, INa – prąd związany z przepływem jonów sodu oraz IL – prąd resztkowy, związany z

przepływem innych jonów.

Uważa się, że gęstość rozmieszczenia pomp jonowych wynosi na ogół 100-200 na 1 m2 błony

komórkowej. Ocenia się, że typowy neuron posiada ok. 1 miliona takich pomp. Wydajność pompy

osiąga około 200 jonów Na+ i 130 K

+ na sekundę [23,39].

4.1.3. Autonomiczny układ nerwowy

Zadaniem autonomicznego (tzw. wegetatywnego, trzewnego) układu nerwowego jest kierowanie

czynnościami narządów wewnętrznych, a zwłaszcza funkcją układu sercowo-naczyniowego,

oddechowego, pokarmowego i przemiany materii. Układ wegetatywny jest czynnościowo ściśle

połączony z układem hormonalnym. Ośrodki sterujące tego układu znajdują się w ośrodkowym

układzie nerwowym. Układ autonomiczny dzieli się na dwa układy (rys. 4.9) [39]:

1. Układ współczulny (symaptyczny) – ośrodki tego układu są zlokalizowane w bocznych rogach

rdzenia kręgowego, w odcinku piersiowym i lędźwiowym. Impulsy dobiegające do narządów z układu

współczulnego powodują pobudzenie, czyli: przyspieszają czynność serca, ruchy oddechowe,

podnoszą ciśnienie zwężając żyły, obniżają aktywność układu pokarmowego. Uogólniając, podnoszą

67

one aktywność organizmu. Grają pierwszoplanową rolę w sytuacjach stresowych poprzez zapewnienie

organizmowi pełnej mobilizacji do działania.

Układ sympatyczny

Układ parasympatyczny

narząd

hormony

Układ sympatyczny

Układ parasympatyczny

narząd

hormony

Rys. 4.9. Autonomiczny układ nerwowy [37]

2. układ przywspółczulny (parasympatyczny) - znajduje się w mózgowiu i w odcinku krzyżowym

rdzenia kręgowego. Jest to układ antagonistyczny i działa hamująco na narządy, pobudzając jednak

pracę układu pokarmowego i przyspieszając procesy trawienne. Obniża temperaturę ciała i zwalnia

akcję serca.

4.2. Układ hormonalny

Hormony w organizmach żywych pełnią rolę regulacyjną, będąc ważnym mechanizmem

homeostazy. Wraz z układem nerwowym i regulacją na poziomie tkankowym, układ hormonalny

stanowi niezbędny mechanizm przystosowawczy do zmieniających się warunków środowiska

zewnętrznego i wewnętrznego. W skład układu hormonalnego wchodzą gruczoły dokrewne i

wyspecjalizowane tkanki, których zadaniem jest produkowanie wyspecjalizowanych regulatorów

różnych funkcji organizmu – hormonów (rys. 4.10). Działanie hormonów ma wpływ na przemiany

chemiczne, zachodzące w organizmie. Biorą one udział w trawieniu, wydalaniu, we wzroście i

dojrzewaniu płciowym.

68

Rys. 4.10. Układ hormonalny: 1) szyszynka, 2) przysadka mózgowa, 3) tarczyca, 4) grasica, 5)

nadnercze, 6) trzustka, 7) jajnik, 8) jądro [87]

Hormony to złożone związki chemiczne, zaliczane ze względu na budowę do dwóch grup. Do

pierwszej należą hormony zbudowane z aminokwasów lub związków pochodnych, do drugiej –

pochodne cholesterolu. Ogólnie są trzy typy hormonów: proteiny, czyli łańcuchy aminokwasów (np.

hormon wzrostu), aminokwasy i pochodne (np. adrenalina) oraz steroidy, czyli połączenie z atomami

węgla, pochodzące od cholesterolu (np. estradiol) (rys. 4.11).

a) b) c)

Rys. 4.11. Typy hormonów: a) proteiny i peptydy, b) aminokwasy, c) hormony steroidowi [88]

Hormony wytwarzane są przez gruczoły dokrewne oraz inne narządy i tkanki. Gruczoły wytwarzające

hormony zaliczamy do wewnątrzwydzielniczych (endokrynowych), pozbawionych przewodów

wyprowadzających, wydzielające hormony bezpośrednio do krwi. Należą do nich: przysadka

mózgowa, szyszynka, gruczoł tarczowy (tarczyca), gruczoły przytarczyczne, nadnercza, gruczoły

płciowy i trzustka (rys. 4.10). Hormony tkankowe wydzielane są przez komórki gruczołowe

znajdujące się w pewnych narządach, np. sekretyna wytwarzana jest przez ścianę dwunastnicy, a

gastryna – żołądka. Każdy hormon wywiera charakterystyczny wpływ na określoną część lub cały

organizm. Hormony wraz z krwią krążą po organizmie, aż dotrą do określonych komórek lub

narządów, które odpowiednio na nie reagują.

69

Niektóre gruczoły w organizmie człowieka pełnią dwie funkcje – są gruczołami wydzielania

dokrewnego, wytwarzającymi hormony, oraz wydzielania zewnętrznego, wytwarzającymi inne

niezbędne substancje. Podstawową funkcją hormonów jest regulacja i koordynacja procesów

chemicznych. Ich działanie w komórkach docelowych polega na regulacji tempa zużywania substancji

pokarmowych i uwalniania energii, a także na pobudzaniu lub hamowaniu wytwarzania pewnych

substancji.

4.3. System immunologiczny człowieka

Układ immunologiczny jest bardzo ważny dla życia człowieka. Układ immunologiczny - inaczej

układ odpornościowy lub limfatyczny, to system organizmu odpowiedzialny za zwalczanie infekcji

wirusów, bakterii, pierwotniaków, a także zwalczanie obcych tkanek i nowotworów (rys. 4.12). Służy

do przekazywania i wykorzystania informacji immunologicznej. Jego zadaniem jest wykrywanie,

niszczenie obcych komórek i substancji naruszających ustalony wzorzec komórek własnych. W swojej

strukturze jest bardzo rozbudowany. Dysponuje on siecią tzw. "informatorów" identyfikujących obce

ciała oraz siecią łączności, przez którą przekazywane są ustalenia informatorów do centrum

informacyjnego. W wyniku tych operacji zostają zmobilizowane centra odpornościowe. System

immunologiczny prowadzi także rejestrację "intruzów". Zapisywane są wzorce antygenowe, dzięki

którym sprawniej i efektywniej przebiega zwalczanie infekcji, jakich już wcześniej organizm

doświadczył. Celem tego systemu jest walka o przeżycie całego organizmu. W warunkach normalnych

dla zdrowia wpływ jego jest niewielki, natomiast dużą rolę odgrywa w stanach chorobowych.

Rys. 4.12. Układ immunologiczny człowieka [89]

70

Układ immunologiczny jest zbudowany z sieci komórek (limfocytów), których geny sterują ich

funkcjami obronnymi. Limfocyty są wyspecjalizowanymi wszechobecnymi komórkami,

rozproszonymi w płynach ustrojowych i tkankach lub tworzącymi własne narządy, centralne i

obwodowe. Komórek tych jest w organizmie aż 1012

, co stanowi ok. 1% masy całego ciała. Są to małe

jednojądrzaste komórki o średnicy od 8 do 15 m. To zróżnicowanie wielkości limfocytów stanowi

jedną z podstaw do ich podziału na małe, średnie i duże. Część z nich ma krótki, parodniowy żywot.

Są to zwykle większe limfocyty. Inne, na ogół małe, żyją długo, np. limfocyty pamięci

immunologicznej.

Limfocyty znajdują się przede wszystkim w narządach limfatycznych: węzłach chłonnych i

śledzionie, oraz w luźnych zgrupowaniach tkanki limfatycznej, np. w przewodzie pokarmowym.

Reakcja immunologiczna zachodzi kilkustopniowo. W pierwszej fazie, w okresie indukcji, antygen

jest rozpoznawany. W drugiej fazie, w okresie aktywacji, komórki po zetknięciu się z antygenem

zaczynają się namnażać, przechodząc stopniowo w formy końcowe, aktywne immunologicznie, czyli

efektorowe. Do nich zaliczają się także tzw. komórki pamięci immunologicznej, przechowujące

"wiedzę" o antygenie. W trzeciej fazie, efektorowej, wykonawczej, następuje uruchomienie

mechanizmów ostatecznie eliminujących antygen. Wyróżnia się antygeny własne i obce. Każda

komórka organizmu jest nosicielką własnych antygenów zwanych autoantygenami. Pozostają one, jak

każdy antygen, pod kontrolą układu immunologicznego i w normalnych warunkach, rozpoznawane

jako "swoje", nie stanowią przedmiotu jego ataku (nie powodują reakcji immunologicznej).