Нейро-эндокринная регуляция роста и развития

Нервные клетки беспозвоночных и позвоночных животных вырабатывают нейросекрет (нейрогормоны), а эндокринные железы – гормоны. Деятельность эндокринных желез, имеющих отношение к росту и развитию (гипофиз, щитовидная, надпочечники и половые), регулируется нейрогормонами.

В качестве примера нейро-эндокринной регуляции роста и развития рассмотрим регуляцию линьки у насекомых.

Факторы внешней среды (пища, свет, температура) возбуждают нервные импульсы, под влиянием которых нейросекреторные клетки вырабатывают нейрогормоны. Нейрогормоны управляют деятельностью желез Corpоra allata и проторакальных. Corpоra allata вырабатывают ювенильный гормон, который ведет к сохранению личиночных органов и подавляет экспрессию генов, определяющих строение тела имаго. Проторакальные железы вырабатывают гормон линьки – экдизон, стимулирующий эпидермальные клетки к образованию новой кутикулы. Считают, что рост и развитие у членистоногих контролируется взаимодействием экдизона и ювенильного гормона.

Факторы внешней среды

Нейросекреторные клетки мозга

Нейрогормоны

Corpora allata Проторакальные железы

Ювенильный гормон Экдизон

Личиночные Имагинальные

признаки признаки

Схема регуляции линьки у насекомых

У земноводных превращение головастика в лягушку происходит под воздействием гормона щитовидной железы – тироксина. В эксперименте было показано, что при удалении щитовидной железы головастики в лягушку не превращаются. И наоборот, если головастикам добавлять в пищу вытяжку щитовидной железы, то они быстро превращаются в миниатюрных лягушек.

Половые железы вырабатывают половые гормоны (андрогены и эстрогены), под влиянием которых развиваются вторичные половые признаки. В опытах на петушках и курочках русский ученый М.М. Завадовский впервые установил роль половых желез. Так, у кастрированных петухов прекращается рост гребня, теряется половой инстинкт. Если курочкам пересадить семенники, то они приобретают вторичные половые признаки мужских особей.

Надпочечники вырабатывают гормоны, влияющие на обмен веществ, рост и дифференцировку клеток.

У млекопитающих, в том числе у человека, большая роль в регуляции роста принадлежит гипофизу и щитовидной железе.

Гипофиз состоит из трех долей – передней, средней и задней.

Передняя доля гипофиза вырабатываетследующие гормоны: АКТГ –адренокортикотропный гормон, ТТГ –тиреотропный гормон, ГТГ –гонадотропный гормон, СТГ –соматотропный гормон.

На процесс роста оказывает влияние соматотропный гормон, который управляет синтезом белка в клетке. При гипофункции передней доли гипофиза возникает заболевание нанизм (гипофизарная карликовость)– маленький рост (около 100 см) при сохранении пропорций тела, детские черты лица, недоразвитие вторичных половых признаков, бесплодие. Гиперфункция передней доли гипофиза ведет к гигантизму(рост более 200 см). Если этот гормон вырабатывается в период зрелости, то возникает заболевание – акромегалия(разрастание выступающих частей тела – носа, подбородка, скул, пальцев и т.д.).

Щитовидная железа вырабатывает гормон тироксин, который в клетке управляет энергетическим обменом. При гипофункции щитовидной железы развивается кретинизм(низкий рост, нарушенные пропорции тела, деформация костей, бесплодие, умственная отсталость). Это наследственное заболевание. При недостаточном поступлении йода с пищей может развиться фенокопия кретинизма. Гиперфункция щитовидной железы ведет к Базедовой болезни (зоб, пучеглазие, тахикардия).

В последние 100-150 лет наблюдается ускорение роста и развития человека – акселерация.

Причины акселерации:

· улучшение питания населения;

· увеличение радиоактивного фона и действия радиоволн;

· напряженный темп городской жизни;

· миграция населения и рост числа смешанных браков;

· увеличение продолжительности светового дня.

Продолжительность жизни.

Биологические аспекты старения

Продолжительность жизни у разных видов неодинакова и варьирует в диапазоне от нескольких минут (бактерии) до нескольких тысячелетий (дубы, баобабы). Ученых давно интересует вопрос: от чего зависит продолжительность жизни?

Французский ученый Жорж Бюффон обнаружил связь между продолжительностью жизни и периодом роста, а именно, продолжительность жизни в 5 – 8 раз превышает длительность периода роста.

Примеры:

собака растет 2 года – живет 10-15 лет;

корова растет 4 года – живет 20 лет;

верблюд растет 8 лет – живет 40 лет.

Однако коэффициент Бюффона справедлив не для всех видов животных.