Rozdział 4 IDENTYFIKACJA I ANALIZA FIZJOLOGICZNYCH SYSTEMÓW STEROWANIA

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 10 9 bitów informacji. Do świadomości dociera jednak znikoma jej część, jedynie ok. 10 2 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 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 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). impuls Spolaryzowana błona komórki -70mV Potencjał rośnie aż do 50 mv Błona komórkowa jest przepuszczalna Pompa jonowa przywraca równowagę Przejście fali depolaryzacji do innego el. komórki jony Na wpływają do komórki 1 ms Inny rozkład ładunku w el. w 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]. dv C dt K Na L I I I I (1) gdzie: I całkowity prąd związany z przepływem jonów, I K prąd związany z przepływem jonów potasu, I Na prąd związany z przepływem jonów sodu oraz I L prąd resztkowy, związany z przepływem innych jonów. Uważa się, że gęstość rozmieszczenia pomp jonowych wynosi na ogół 100-200 na 1 m 2 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 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 10 12, 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).