Aparat koordynacyjno- regulacyjny Układ nerwowy W układzie nerwowym wyróżnić można ośrodkowy (centralny) układ nerwowy złożony z: mózgowia rdzenia kręgowego oraz obwodowy układ nerwowy, który składa się z: 12 par nerwów czaszkowych 31 par symetrycznych nerwów kręgowych wraz z ich licznymi rozgałęzieniami obejmującymi wszystkie części ciała. Typowa komórka nerwowa, czyli neuron, składa się z: ciała zawierającego jądro i inne organelle cytoplazmatyczne oraz z dwu rodzajów wypustek: dendrytów, przekazujących impulsy w kierunku komórki pojedynczego aksonu, przenoszącego impulsy w kierunku przeciwnym, czyli od ciała komórki. 1 Ciała komórek i niemielinowe włókna nerwowe stanowią tzw. substancję szarą, natomiast mielinowe włókna nerwowe tworzą substancję białą. Informacje przekazywane są za pośrednictwem komórek nerwowych z jednej części ciała do drugiej jako impulsy nerwowe. Istotą przewodzenia impulsów są zmiany potencjału elektrycznego, jakie dokonują błonie aksonu. Szybkość przewodzenia nerwowego wynosi ok. 100 m/s Sposób organizacji mózgowia najogólniej pokazuje stopień lub poziom funkcjonowania określonej jego części: Obszary mózgowia leżące najniżej związane są z czynnościami automatycznymi (np. rytm pracy serca i oddychania). Okolice położone odpowiednio wyżej wiążą się z czynnościami o wzrastającym stopniu integracji i rozwoju, jak skoordynowana czynność mięśniowa oraz wnioskowanie i myślenie Kresomózgowie Największa część mózgowia ludzkiego zawiera ponad połowę z ok. 10 miliardów neuronów całego układu nerwowego. Szczególnie rozwinięta u człowieka jest powierzchowna warstwa kresomózgowia zwana korą. Koncentrują się tutaj wyspecjalizowane funkcje układu nerwowego wraz z pamięcią, inteligencją, uczuciami i innymi cechami osobowości, także różnorodne wrażenia, np.: wzrokowe, i smakowe, dotykowe i inne. Móżdżek Koordynuje aktywność wielu innych ośrodków mózgowych regulujących i integrujących niektóre funkcje ustroju, zwłaszcza czynność mięśni szkieletowych. Ważny element aparatu koordynacyjno-regulacyjnego stanowią także składniki międzymózgowia: wzgórze i podwzgórze. Wzgórze: porównywane jest do stacji przekaźnikowej, do której dochodzą prawie wszystkie impulsy z różnych pól czuciowych przed ich wejściem do kresomózgowia, gdzie wywołują świadome wrażenia. Podwzgórze: jest głównym obszarem mózgowia, w którym skupiają się ośrodki odruchów trzewnych regulujące i integrujące metabolizm i różne czynności tkanek i narządów wewnętrznych. jest ośrodkiem sterowania czynnościami przedniego płata przysadki dzięki wytwarzaniu tzw. czynników uwalniających (neurohormonów). Obwodowy układ nerwowy ze względu na budowę i czynności dzielony jest na dwie części: somatyczny (pobudza aktywnośc narządów wewnętrznych) trzewny, zwany również autonomicznym lub wegetatywnym (niezbędny do utrzymania stałości homeostazy) sympatyczny (współczulny) parasympatyczny Somatyczny układ nerwowy składa się z nerwów biegnących z narządów czuciowych skóry do mózgu i rdzenia kręgowego oraz nerwów unerwiających mięśnie szkieletowe, skórę i niektóre inne części ciała, warunkuje, zatem odruchy somatyczne, tj. mimowolne ruchy różnych części ciała oraz ruchy świadome. Trzewny układ nerwowy unerwia mięsień sercowy, mięśnie gładkie i gruczoły, a tym samym kieruje i kontroluje czynności narządów trzewnych (serca, jelit, gruczołów itd.), które wykonywane są bez udziału świadomości. Do nich należą szybkość pracy serca, skurcz mięśni 2 gładkich przewodu pokarmowego, naczyń krwionośnych, pęcherza moczowego i innych narządów wewnętrznych oraz wydzielanie gruczołów trawiennych i gruczołów potowych. Układ nerwowy rozwija się w 3 tygodniu rozwoju zarodków powstaje wówczas płytka ektodermalna, która przekształca się w rynienkę, a następnie w cewkę nerwową. Z dogłowowej części cewki nerwowej rozwija się pierwotny pęcherz mózgowy. Mnożenie się komórek nerwowych ma miejsce głównie w trakcie rozwoju śródmacicznego (większość neuronów formuje się między 10 a 18 tygodniem rozwoju płodowego), jednak przypuszczalnie ich umiarkowany rozplem może następować do 18 miesiąca po urodzeniu. Układ nerwowy noworodka stanowi jedną z najsilniej rozwiniętych tkanek - waży ok. 350 g, co stano 25-26% wielkości właściwej osobnikom dorosłym. W wieku 6 miesięcy stanowi 50%, w 2 roku życia 75%, w 5 roku - 90% i w 10 roku życia; wielkości mózgu dorosłego człowieka . Mózgowie noworodka, mimo dużych rozmiarów jest jeszcze niedojrzałe funkcjonalnie, stosunkowo najsłabiej rozwinięty jest móżdżek, jednak już w wieku 2 lat ośrodki zmysłów są w zasadzie i ukształtowane i realizowane są pierwotne funkcje motoryczne. Podstawowe zróżnicowanie komórek nerwowych następuje w ciągu pierwszych 3 lat życia. Zakończenie procesu różnicowania i dojrzewania komórek nerwowych ma miejsce ok. 8-14 roku życia. W okresie starości następuje zmniejszanie ilości krwi przepływającej przez mózg, zmniejszanie zużycia tlenu w mózgu i napięcia neuronów korowych. Zmniejsza się także masa mózgu, liczba włókien nerwowych oraz szybkość przewodzenia bodźców. UKŁAD ENDOKRYNALNY Zazwyczaj działanie układu endokrynalnego jest wolniejsze i bardziej długotrwałe niż układu nerwowego, który wywołuje bardzo szybko krótkotrwałe odpowiedzi na bodźce. Pod pewnymi względami komórka nerwowa przypomina komórkę układu wewnątrzwydzielniczego: obie wydzielają określone substancje chemiczne, które działają na narząd docelowy lub tkankę, jednak w odróżnieniu od komórek gruczołów wewnątrzwydzielniczych, komórki nerwowe są bezpośrednio połączone ze swoimi narządami docelowymi. Niektóre gruczoły wydzielają te same substancje chemiczne, co komórki nerwowe (np. noradrenalina wydzielana przez rdzeń nadnerczy), a wiele substancji wydzielanych przez przysadkę albo pochodzi ze zmodyfikowanych komórek nerwowych, albo podlega pośredniej regulacji przez mechanizmy nerwowe mieszczące się w podwzgórzu. Podwzgórze pełni nadrzędną rolę w układzie endokrynalnym. Jest ono częścią układu nerwowego, wchodzi w skład międzymózgowia. Tworzy je pas szarej substancji wokół przysadki mózgowej. Komórki podwzgórza mają właściwości i komórek nerwowych (przewodzenie bodźców elektrycznych), i wydzielniczych (produkcja hormonów). Podwzgórze jest ściśle powiązane z tylnym płatem przysadki mózgowej, który również jest częścią układu nerwowego. Niektóre komórki podwzgórza mają aksony umieszczone w tylnym płacie przysadki. Produkowane przez podwzgórze hormony: wazopresyna i oksytocyna spływają wzdłuż aksonów do tylnego płata przysadki, gdzie są gromadzone i w razie potrzeby uwalniane. Oksytocyna powoduje skurcze mięśni gładkich macicy w czasie porodu, a także obkurczanie elementów kurczliwych gruczołów mlecznych, regulując 3 uwalnianie mleka. Wazopresyna (hormon antydiuretyczny) zwiększa wchłanianie wody w kanalikach nerkowych. Przedni płat przysadki mózgowej jest typowym gruczołem wydzielania wewnętrznego. Wydziela hormony tropowe wpływające na rozwój i czynności niektórych gruczołów obwodowych oraz hormony działające bezpośrednio na tkanki Hormony produkowane przez przedni płat przysadki to: hormon adrenokortykotropowy (ACTH), wpływający na część korową nadnerczy; hormon tyreotropowy (TSH), wpływający na tarczycę; hormony gonadotropowe: folikulostymulina (FSH) i hormon luteini-zujący (LH). Stymulują rozwój gonad i rozpoczynają okres dojrzewania płciowego. U kobiet regulują cykl miesięczny (dojrzewanie pęcherzyka Graafa i powstawanie ciałka żółtego). U mężczyzn pobudzają dojrzewanie plemników i wydzielanie testosteronu; -prolaktyna (LTH) wpływa na wzrost gruczołów sutkowych u kobiet i wydzielanie mleka po porodzie; hormon wzrostu (HGH) ogólnie kontroluje wzrost tkanek, stymuluje podziały mitotyczne komórek, syntezę białek, pobieranie aminokwasów przez komórkę, podnosi poziom glukozy we krwi, pobudza proliferację komórek chrząstek przynasadowych kości długich. Głównym działaniem hormonu wzrostu jest stymulacja syntezy w wątrobie, mięśniach i nerkach somatomedyn. Przysadka mózgowa jest pochodzenia ektodermalnego. Jej działalność sekrecyjna rozpoczyna się już w okresie płodowym. Wykazuje dwa okresy szczególnie szybkiego rozwoju: pierwszy z nich obejmuje wiek do 4 lat, a drugi - okres pokwitania. Szyszynka wydziela adrenoglomerulotropinę stymulującą wydzielanie aldosteronu w nadnerczach oraz melatoninę hamującą rozwój gruczołów płciowych. Szyszynka u dzieci jest stosunkowo większa niż u dorosłych. Intensywne wydzielanie melatoniny w 5-7 roku życia powoduje opóźnienie rozwoju płciowego, jednak już po 7 roku życia jej działalność słabnie Tarczyca wydziela dwa hormony: tyroksynę i trójjodotyroninę, które regulują przemiany metaboliczne w mitochondriach i produkcję ciepła. Dzięki oddziaływaniu na metabolizm komórkowy tarczyca pełni ważną funkcję regulującą procesy wzrostu i rozwoju komórek i tkanek (m.in. tkanki kostnej i zębów). Hormony tarczycy konieczne są do syntezy białka w tkance nerwowej, stąd ich duże znaczenie w szybkim rozwoju mózgu w okresie płodowym i pierwszych latach rozwoju postnatalnego. W tarczycy skupiona jest również pewna ilość tzw. komórek C. Są one pochodzenia nerwowego i wydzielają hormon kalcytoninę, który odgrywa bardzo ważną rolę w gospodarce wapniowej organizmu (obniża jego poziom we krwi) i w przemianach tkanki kostnej. Obniżanie się jej wydzielania w okresie starości sprzyja powstawaniu osteoporozy. Tarczyca pochodzi z endodermy, jej najszybszy rozwój ma miejsce w okresie przedpokwitaniowym i pokwitania. W okresie starości następuje atrofia nabłonka wydzielniczego tarczycy. Grasica wydziela hormony: tymozynę i tymopoetynę, które spełniają ważną rolę w produkcji i dojrzewaniu (nabieraniu kompetencji immunologicznych) limfocytów T. 4 U noworodków ciężar grasicy jest mały, wzrasta on do okresu pokwitania, po czym ma miejsce szybka inwołucja grasicy. Trzustka spełnia nie tylko rolę gruczołu trawiennego. Zawiera również rozsiane liczne skupienia tkanki zwane wysepkami Langerhansa, w których występują komórki alfa produkujące glukagon i komórki beta -produkujące insulinę. Insulina obniża stężenie glukozy we krwi, wpływając na jej zużycie w procesach oddychania komórkowego, zwiększając jej pobieranie przez wątrobę i mięśnie oraz magazynowanie w postaci glikogenu. Najsilniejszy rozwój wysepek Langerhansa trzustki obserwuje się w wieku 3 lat oraz w okresie pokwitania. Z wiekiem zmniejsza się ilość wysepek na jednostkę masy całego gruczołu. Zmienia się także proporcja komórek alfa do komórek beta, które przeważają. Aktywność insuliny w surowicy krwi utrzymuje się na wysokim poziomie do ok. 40-50 roku życia, a do 70 roku spada o około 50%. U ludzi starych obniża się więc metabolizm węglowodanów i wzrasta poziom cukru we krwi Nadnercza składają się z dwóch części o różnym pochodzeniu i budowie, odmiennej dynamice rozwoju i spełniających odrębne funkcje w organizmie. Część rdzenna jest pochodzenia nerwowego, część korowa mezodermalnego. Rdzeń nadnerczy wydziela adrenalinę i noradrenalinę.. Ich produkcja w rdzeniu nadnerczy rozpoczyna się już w okresie płodowym. W dzieciństwie przeważa w obrębie nadnerczy warstwa korowa, natomiast w okresie pokwitania szybko wzrasta warstwa rdzeniowa. Kora nadnerczy składa się z trzech warstw: kłębkowatej, pasmowatej, siatkowej, Warstwy kłębkowata i pasmowata formują się do 4 miesiąca po urodzeniu, a warstwa siatkowa w okresie pokwitania. Kora nadnerczy osiąga maksimum rozwoju około 20 roku życia u mężczyzn i 30 roku życia u kobiet. W okresie starości zanikają warstwy: siatkowa i kłębkowata, a powiększeniu ulega warstwa pasmowata. Gruczoły płciowe obok produkcji gamet spełniają ważną rolę jako gruczoły wydzielnicze. Produkowane przez nie sterydy płciowe dzielimy ze względu na ich budowę i działanie na: estrogeny, androgeny i progestyny. Głównym androgenem męskim jest testosteron wydzielany przede wszystkim przez komórki Leydiga w jądrach. Stymuluje on rozwój zewnętrznych narządów płciowych męskich, wzrost owłosienia łonowego, pachowego i twarzy, mutację głosu, rozwój masy mięśniowej, przyspieszenie rozwoju kośćca, szczególnie pasa barkowego i kręgosłupa, wystąpienie pokwitaniowego wzrostu wysokości ciała. Głównym estrogenem kobiet jest produkowany w jajnikach estradiol. Jest odpowiedzialny za rozwój żeńskich narządów płciowych, wzrastanie macicy, jajowodów, pochwy i piersi oraz rozrost miednicy i innych cech wpływających na osiąganie „żeńskiej sylwetki". Najważniejszym progestynem jest progesteron, wytwarzany w drugiej fazie cyklu owulacyjnego przez ciałko żółte, umożliwia inplantację zapłodnionego jaja w macicy, ewentualnie wystąpienia menstruacji. Wzrost poziomu sterydów płciowych obserwuje się już od 11 tygodnia okresu płodowego. Drugi okres wzrostu ma miejsce u obu płci w ciągu pierwszych 6 miesięcy po urodzeniu, lecz wkrótce ich wydzielanie zostaje wygaszone. Zwiększone wydzielanie zaczyna się około 10 roku życia. U dziewcząt po wystąpieniu menarche stężenie sterydów płciowych i 5 gonadotropin zmienia się cyklicznie. U kobiet po klimakterium następuje obniżenie syntezy estrogenów, co powoduje zaburzenia równowagi między androgenami i estrogenami w ich organizmach. Również u mężczyzn w starszym wieku zmienia się proporcja między wydzielanymi androgenami i estrogenami. Na skutek dominacji estrogenów spotyka się przerost prostaty i ginekomastię starczą. Sterowanie rozwojem w okresie płodowym jest wynikiem współdziałania hormonalnego matki, łożyska i płodu. Podobnie w pierwszych miesiącach po urodzeniu sterowanie rozwojem przypisuje się hormonom matki, które dziecko uzyskało jeszcze w trakcie życia płodowego, ustawieniu metabolizmu w okresie płodowym i wpływowi hormonów zawartych w mleku matki. Dopiero od ok. 2-3 roku życia sterowanie rozwojem przejmuje hormon wzrostu produkowany już w organizmie dziecka oraz hormony tarczycy, somatomedyny i insulina. Od około 10-11 roku życia u dziewcząt i 12 roku życia u chłopców w sterowaniu rozwojem uczestniczą w coraz większym stopniu hormony płciowe wydzielane przez gonady oraz hormony produkowane przez korę nadnerczy. W okresie pokwitania ma miejsce również zwiększona wrażliwość tkanek na poszczególne hormony. W końcowym okresie wzrastania wysoki poziom sterydów płciowych powoduje zarastanie płytek wzrostowych kości długich i zakończenie wzrastania liniowego. Obniżenie poziomu sterydów płciowych u osób w starszym wieku powoduje szereg zmian w organizmie (m.in. intensyfikacją procesu osteoporozy).. Hormonalne sterowanie rozwojem ogólnie polega na tym, że niektóre hormony są regulatorami określonych genów, przyspieszają ich transkrypcją, a tym samym zwiększają szybkość syntezy mRNA i syntezę specyficznych enzymów. Inne hormony zmieniają przepuszczalność błon cytoplazmatycznych, czyli warunki transportu błonowego, zwiększając tym samym dostępność substratów enzymatycznych lub koenzymów. Prawidłowo rozwijający się układ neurohormonalny stanowi podstawę zdolności przystosowawczej człowieka (adaptabilności), pozwalającej mu przetrwać w ciągle zmieniających się warunkach środowiska. Integralność i nienaruszalność ustroju oprócz układu neurohormonalnego zapewniają również mechanizm genetyczny i immunologiczny i o ile aparat genetyczny służy zachowaniu podstawowych cech osobniczych w szeregu następujących po sobie pokoleń, to procesy odpornościowe służą temu celowi w ciągu życia jednostki, a więc w jej ontogenezie. Układ immunologiczny Badaniem mechanizmów obronnych zajmuje się immunologia. Mechanizmy obronne organizmu, wykształcone w procesie ewolucji można ogólnie podzielić na: odporność nieswoistą (niespecyficzną) i swoistą (specyficzną), W pierwszym z wymienionych mechanizmów duże znaczenie odgrywa skóra. Daje ona organizmowi wysoki stopień autonomii w stosunku do środowiska. Mechanizmy obronne skóry niemowlęcia są znacznie słabsze niż u dorosłych i formują się one dopiero wraz z wiekiem. Oprócz skóry bariery obronne organizmu obejmują błony komórkowe i tkankowe, nabłonki wyściełające (np. nabłonek rzęskowy tchawicy), niektóre substancje chemiczne o działaniu nieswoistym znajdujące się w płynach ustrojowych np. substancje bakteriobójcze we łzach, lizozym w ślinie czy properdyna we krwi oraz niektóre odruchy, jak np. odruch kaszlowy. Odporność swoista, czyli wybiórcza, zależnie od mechanizmów jej powstawania dzielona bywa na czynną i bierną. Czynna sprowadza się do zaangażowania w obronie ustroju własnego aparatu immunologicznego osobnika. 6 Wystąpienie odporności biernej zarówno naturalnej, jak i sztucznej polega na zaopatrzeniu organizmu w gotowe przeciw ciała wytworzone w innym organizmie. Uodpornienie czynne pojawia się około 8 dnia po wytworzeniu antygenu i trwa przez dłuższy czas (niekiedy przez całe życie). Odporność bierna występuje natychmiast od momentu wprowadzenia przeciwciał, jednak czas jej działania jest krótki i waha się od kilku dni do kilku tygodni. Ze względu na składniki ustrojowe czynne w reakcji immunologicznej odpowiedź dzielimy na humoralną i komórkową. ODPORNOŚĆ 1)SWOISTA a) CZYNNA (WYTWARZANA PRZEZ ORGANIZM) Naturalna (po przechorowaniu) Sztuczna (po szczepieniu) b) BIERNA (OTRZYMANA PRZEZ ORGANIZM) Naturalna ( nabyta w lonie matki lub z jej mlekiem) Sztuczna (po otrzymaniu surowicy) 2) NIESWOISTA Układ immunologiczny rozproszony jest po całym organizmie. Największą i anatomicznie najważniejszą jego częścią jest układ limfatyczny. Do narządów ośrodkowych układu immunologicznego należą: szpik kostny ulegają tu zróżnicowaniu limfocyty B grasica produkuje hormony tyrozynę i tymopoetynę, różnicuje limfocyty T Do narządów obwodowych: węzły chłonne są miejscem namnażania się nowych pokoleń limfocytów miejscem, w którym przebiega odpowiedź immunologiczna migdałki W liczbie 6 zbudowane są z wielu grudek chłonnych przylegających do nabłonka wyściełającego błonę śluzową jamy ustnej i gardła. Tworzą one wokół jamy gardła tzw. pierścień obronny. Są miejscem, w którym dochodzi do kontaktu limfocytów i antygenów, głównie wprowadzonych do organizmu z powietrzem lub pokarmem, są także miejscem powstawania nowych generacji limfocytów oraz biorą udział w wytwarzaniu przeciwciał. śledziona jest narządem włączanym właściwie do krążenia krwi (krwio-limfatycznym), zachodzi w niej powstawanie nowych generacji limfocytów i wytwarzanie przeciwciał. kontroluje krew krążącą. pojedyncze grudki chłonne znajdujące się w wielu miejscach organizmu. Istotną rolę w odpowiedzi immunologicznej odgrywają komórki układu immunologicznego. Najważniejsze z nich to: makrofagi biorą udział w inicjowaniu i przebiegu reakcji immunologicznej: niszczą ciała obce (np. bakterie) na drodze fagocytozy, 7 są komórkami umożliwiającymi limfocytom rozpoznanie obcego antygenu, mają zdolność wytwarzania substancji aktywujących działanie niektórych populacji limfocytów limfocyty pochodzą ze szpiku kostnego i powstają na skutek całego ciągu skomplikowanych przemian, przez wiele stadiów przejściowych, zanim powstaną z nich komórki spełniające swe ostateczne funkcje w układzie immunologicznym. Limfocyty B - biorą udział w odpowiedzi humoralnej, tzn. produkują przeciwciała. Limfocyty T - biorą udział w odpowiedzi typu komórkowego, neutralizują antygeny bezpośrednio. Nabierają kompetencji immunologicznych w grasicy. Istnieją różne subpopulacje limfocytów T, najważniejsze z nich to: Ti - indukujące: Rozpoczynają odpowiedź immunologiczną; Th - pomocnicze wytwarzają związki chemiczne pobudzające podziały i funkcjonowanie innych grup limfocytów T oraz pobudzające limfocyty B do produkcji przeciwciał; Tc - cytotoksyczne zabijają zakażone komórki; Ts - supresorowe hamują aktywność komórek biorących udział w obronie komórkowej z chwilą, gdy nie jest potrzebna. W okresie rozwoju prenatalnego komórki macierzyste układu immunologicznego wychodzą z mezenchymy otaczającej omocznię i wędrują do zawiązków wątroby i śledziony. Stamtąd pokolenia komórek, które z nich powstały, przedostają się do szpiku i zawiązka grasicy i tam osiadają. Najbardziej intensywny rozwój układu immunologicznego następuje, więc u niemowląt (największa intensywność wytwarzania przeciwciał przypada na 3 tydzień po urodzeniu). U dzieci spotyka się także znaczne wahania poziomu immunoglobulin, które nie są typowe dla dorosłych. Około 6 roku życia układ limfatyczny jest w pełni rozwinięty, choć jeszcze około 15 roku życia zwiększa się liczba gruczołów chłonnych i następuje ich różnicowanie. Stałe inwazje środowiskowe powodują, że odporność organizmu rozwija się w zasadzie przez całe życie, co jednak nie powoduje wzrostu stężenia immunoglobulin po 25-30 roku życia. 8 9