Гомеостаз является проявлением жизненного свойства – Гомеостаз является проявлением жизненного свойства:

5.Понятие о внутренней среде организма. Гомеостаз.

Внутренняя среда организма (фр. milieu intérieur) (лат. — medium organismi internum) — совокупность жидкостей организма, находящихся внутри него, как правило, в определённых резервуарах (сосуды) и в естественных условиях никогда не соприкасающихся с внешней окружающей средой, обеспечивая тем самым организму гомеостаз. Термин предложил французский физиолог Клод Бернар. К внутренней среде организма относятся кровь, лимфа, тканевая и спинномозговая жидкости. Резервуаром для первых двух являются сосуды, соответственно кровеносные и лимфатические, для спинномозговой жидкости — желудочки мозга, подпаутинное пространство и спинномозговой канал. Тканевая жидкость не имеет собственного резервуара и располагается между клетками в тканях тела. Для нормальной жизнедеятельности организма необходимо относительное постоянство состава внутренней среды, ее физико-химических и биологических свойств. Это относительное постоянство состава и свойств внутренней среды организма получило название гомеостаза. Гомеостаз характеризуется рядом биологических констант. Под биологическим и константами понимают устойчивые количественные показатели, которые характеризуют нормальную жизнедеятельность организма. К биологическим константам относят активную реакцию крови, уровень сахара и питательных веществ в крови, величину осмотического и артериального давления, температуру тела и т. д. От состава и свойств внутренней среды организма зависит возбудимость органов и тканей, их чувствительность к раздражителям. Кроме того, состав внутренней среды организма влияет на питание (трофику) клеток, органов и тканей. Таким образом, внутренняя среда определяет все жизненные проявления организма, в том числе его рефлекторную деятельность.

Гомеоста́з (др.-греч. ὁμοιοστάσις от ὅμοιος — одинаковый, подобный и στάσις — стояние, неподвижность) — саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия. Стремление системы воспроизводить себя, восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление внешней среды. Комплексные системы — например, организм человека — должны обладать гомеостазом, чтобы сохранять стабильность и существовать. Эти системы не только должны стремиться выжить, им также приходится адаптироваться к изменениям среды и развиваться.

Примеры гомеостаза у млекопитающих: Удаление отходов процесса обмена веществ — выделение. Осуществляется экзокринными органами — почками, лёгкими, потовыми железами и желудочно-кишечным трактом.Регуляция температуры тела. Понижение температуры через потоотделение, разнообразные терморегулирующие реакции.Регуляция уровня глюкозы в крови. В основном осуществляется печенью, инсулином и глюкагоном, выделяемыми поджелудочной железой и т.д.

6.Кровь.Состав,количество,свойства,осн.Функции.

Кровь — внутренняя среда организма, образованная жидкой соединительной тканью. Состоит из плазмы и форменных элементов: клеток лейкоцитов и постклеточных структур (эритроцитов и тромбоцитов). Циркулирует по системе сосудов под действием силы ритмически сокращающегося сердца и не сообщается непосредственно с другими тканями тела ввиду наличия гистогематических барьеров. В среднем, массовая доля крови к общей массе тела человека составляет 6,5-7 %. У позвоночных кровь имеет красный цвет (от бледно- до тёмно-красного), который ей придаёт гемоглобин, содерж. в эритроцитах. У некоторых моллюсков и членистоногих кровь имеет голубой цвет за счёт наличия гемоцианина.Свойства крови зависят от белкового состава плазмы крови, и от соотношения белковых фракций (в норме альбуминов больше, чем глобулинов). Коллоидные свойства связаны с наличием белков в плазме. За счёт этого обеспечивается постоянство жидкого состава крови, так как молекулы белка обладают способностью удерживать воду. Электролитные свойства зависят от содержания в плазме крови анионов и катионов. Электролитные свойства крови определяются осмотическим давлением крови.

Состав крови Состоит из двух основных компонентов: плазмы и взвешенных в ней форменных элементов. У взрослого здорового человека объём плазмы достигает 50—60 % цельной крови, а форменных элементов крови составляют около 40—50 %.

Плазма крови (от греч. πλάσμα — нечто сформированное, образованное) — жидкая часть крови, которая содержит воду и взвешенные в ней вещества — белки и другие соединения. Основными белками плазмы являются альбумины, глобулины и фибриноген. Около 85 % плазмы составляет вода. Неорганические вещества составляют около 2-3 %; это катионы (Na+, K+, Mg2+, Ca2+) и анионы (HCO3-, Cl-, PO43-, SO42-). Органические вещества (около 9 %) в составе крови подразделяются на азотсодержащие (белки, аминокислоты, мочевина, креатинин, аммиак, продукты обмена пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов) и безазотистые (глюкоза, жирные кислоты, пируват, лактат, фосфолипиды, триацилглицеролы, холестерин). Также в плазме крови содержатся газы (кислород, углекислый газ) и биологически активные вещества (гормоны, витамины, ферменты, медиаторы). Гистологически плазма является межклеточным веществом жидкой соединительной ткани (крови).

Форменные элементы У взрослого человека форменные элементы крови составляют около 40—50 %, а плазма — 50—60 %. Форменные элементы крови представлены эритроцитами, тромбоцитами и лейкоцитами: Эритроциты (красные кровяные тельца) — самые многочисленные из форменных элементов. Зрелые эритроциты не содержат ядра и имеют форму двояковогнутых дисков. Циркулируют 120 дней и разрушаются в печени и селезёнке. В эритроцитах содержится железосодержащий белок — гемоглобин. Он обеспечивает главную функцию эритроцитов — транспорт газов, в первую очередь — кислорода. Именно гемоглобин придаёт крови красную окраску. В лёгких гемоглобин связывает кислород, превращаясь в оксигемоглобин, который имеет светло-красный цвет. В тканях оксигемоглобин высвобождает кислород, снова образуя гемоглобин, и кровь темнеет. Кроме кислорода, гемоглобин в форме карбогемоглобина переносит из тканей в лёгкие углекислый газ.

Тромбоциты (кровяные пластинки) представляют собой ограниченные клеточной мембраной фрагменты цитоплазмы гигантских клеток костного мозга (мегакариоцитов). Совместно с белками плазмы крови (например, фибриногеном) они обеспечивают свёртывание крови, вытекающей из повреждённого сосуда, приводя к остановке кровотечения и тем самым защищая организм от кровопотери.

Лейкоциты (белые клетки крови) являются частью иммунной системы организма. Они способны к выходу за пределы кровяного русла в ткани. Главная функция лейкоцитов — защита от чужеродных тел и соединений. Они участвуют в иммунных реакциях, выделяя при этом Т-клетки, распознающие вирусы и всевозможные вредные вещества; В-клетки, вырабатывающие антитела, макрофаги, которые уничтожают эти вещества. В норме лейкоцитов в крови намного меньше, чем других форменных элементов.

Кровь непрерывно циркулирует в замкнутой системе кровеносных сосудов и выполняет в организме различные функции такие как : Транспортная — передвижение крови; в ней выделяют ряд подфункций: Дыхательная — перенос кислорода от лёгких к тканям и углекислого газа от тканей к лёгким; Питательная — доставляет питательные вещества к клеткам тканей; Экскреторная (выделительная) — транспорт ненужных продуктов обмена веществ к легким и почкам для их экскреции (выведения) из организма; Терморегулирующая — регулирует температуру тела.Регуляторная — связывает между собой различные органы и системы, перенося сигнальные вещества (гормоны), которые в них образуются. Защитная — обеспечение клеточной и гуморальной защиты от чужеродных агентов; Гомеостатическая — поддержание гомеостаза (постоянства внутренней среды организма) — кислотно-основного равновесия, водно-электролитного баланса и т. д. Механическая — придание тургорного напряжения органам за счет прилива к ним крови.

studfiles.net

5. Гомеостаз.

Организм можно определить как физико-химическую систему, существующую в окружающей среде в стационарном состоянии. Именно эта способность живых систем сохранять стационарное состояние в условиях непрерывно меняющейся среды и обусловливает их выживание. Для обеспечения стационарного состояния у всех организмов – от морфологически самых простых до наиболее сложных – выработались разнообразные анатомические, физиологические и поведенческие приспособления, служащие одной цели – сохранению постоянства внутренней среды.

Впервые мысль о том, что постоянство внутренней среды обеспечивает оптимальные условия для жизни и размножения организмов, была высказана в 1857 г. французским физиологом Клодом Бернаром. На протяжении всей его научной деятельности Клода Бернара поражала способность организмов регулировать и поддерживать в достаточно узких границах такие физиологические параметры, как температура тела или содержание в нем воды. Это представление о саморегуляции как основе физиологической стабильности он резюмировал в виде ставшего классическим утверждения: «Постоянство внутренней среды является обязательным условием свободной жизни».

Клод Бернар подчеркивал различие между внешней средой, в которой живут организмы, и внутренней средой, в которой находятся их отдельные клетки, и понимал, как важно, чтобы внутренняя среда оставалась неизменной. Так, например, млекопитающие способны поддерживать температуру тела, несмотря на колебания окружающей температуры. Если становится слишком холодно, животное может переместиться в более теплое или более защищенное место, а если это невозможно, вступают в действие механизмы саморегуляции, которые повышают температуру тела и препятствуют теплоотдаче. Адаптивное значение этого заключается в том, что организм как целое функционирует более эффективно, так как клетки, из которых он состоит, находятся в оптимальных условиях. Системы саморегуляции действуют не только на уровне организма, но и на уровне клеток. Организм является суммой составляющих его клеток, и оптимальное функционирование организма как целого зависит от оптимального функционирования образующих его частей. Любая самоорганизующаяся система поддерживает постоянство своего состава — качественного и количественного. Это явление называется гомеостаз, и оно свойственно большинству биологических и социальных систем. Термин гомеостаз в 1932 г. ввел американский физиолог Уолтер Кэннон.

Гомеостаз (греч. homoios – подобный, тот же самый; stasis-состояние, неподвижность) – относительное динамическое постоянство внутренней среды (крови, лимфы, тканевой жидкости) и устойчивость основных физиологических функций (кровообращения, дыхания, терморегуляции, обмена веществ и т.д.) организма человека и животных. Регуляторные механизмы, поддерживающие физиологическое состояние или свойства клеток, органов и систем целостного организма на оптимальном уровне, называются гомеостатическими. Исторически и генетически понятие гомеостаза имеет биологические и медико-биологические предпосылки. Там оно соотносится как конечный процесс, период жизни с отдельным обособленно взятым организмом или человеческим индивидуумом как чисто биологическим явлением. Конечность существования и необходимость выполнения своего предназначения — репродукции себе подобного — позволяют определить стратегию выживания отдельного организма через понятие «сохранение». «Сохранение структурно-функциональной стабильности» — суть любого гомеостаза, управляемого гомеостатом или саморегулируемого.

Как известно, живая клетка представляет подвижную, саморегулирующую систему. Ее внутренняя организация поддерживается активными процессами, направленными на ограничение, предупреждение или устранение сдвигов, вызываемых различными воздействиями из окружающей и внутренней среды. Способность возвращаться к исходному состоянию после отклонения от некоторого среднего уровня, вызванного тем или иным «возмущающим» фактором, является основным свойством клетки. Многоклеточный организм представляет собой целостную организацию, клеточные элементы которой специализированы для выполнения различных функций. Взаимодействие внутри организма осуществляется сложными регулирующими, координирующими и коррелирующими механизмами с участием нервных, гуморальных, обменных и других факторов. Множество отдельных механизмов, регулирующих внутри- и межклеточные взаимоотношения, оказывает в ряде случаев взаимно противоположные воздействия, уравновешивающие друг друга. Это приводит к установлению в организме подвижного физиологического фона (физиологического баланса) и позволяет живой системе поддерживать относительное динамическое постоянство, несмотря на изменения в окружающей среде и сдвиги, возникающие в процессе жизнедеятельности организма.

Как показывают исследования, существующие у живых организмов способы регуляции имеют много общих черт с регулирующими устройствами в неживых системах, таких как машины. И в том и в другом случае стабильность достигается благодаря определенной форме управления.

Само представление о гомеостазе не соответствует концепции устойчивого (не колеблющегося) равновесия в организме – принцип равновесия не приложим к сложным физиологическим и биохимическим процессам, протекающим в живых системах. Неправильно также противопоставление гомеостаза ритмическим колебаниям во внутренней среде. Гомеостаз в широком понимании охватывает вопросы циклического и фазового течения реакций, компенсации, регулирования и саморегулирования физиологических функций, динамику взаимозависимости нервных, гуморальных и других компонентов регуляторного процесса. Границы гомеостаза могут быть жесткими и пластичными, меняться в зависимости от индивидуальных возрастных, половых, социальных, профессиональных и иных условий.

Особое значение для жизнедеятельности организма имеет постоянство состава крови — жидкой основы организма (fluidmatrix), по выражению У. Кеннона. Хорошо известна устойчивость ее активной реакции (pH), осмотического давления, соотношения электролитов (натрия, кальция, хлора, магния, фосфора), содержания глюкозы, числа форменных элементов и т. д. Так, например, pH крови, как правило, не выходит за пределы 7,35-7,47. Даже резкие расстройства кислотно-щелочного обмена с патологическим накоплением кислот в тканевой жидкости, например при диабетическом ацидозе, очень мало влияют на активную реакцию крови. Несмотря на то, что осмотическое давление крови и тканевой жидкости подвергается непрерывным колебаниям вследствие постоянного поступления осмотически активных продуктов межуточного обмена, оно сохраняется на определенном уровне и изменяется только при некоторых выраженных патологических состояниях. Сохранение постоянного осмотического давления имеет первостепенное значение для водного обмена и поддержания ионного равновесия в организме. Наибольшим постоянством отличается концентрация ионов натрия во внутренней среде. Содержание других электролитов колеблется также в узких границах. Наличие большого количества осморецепторов в тканях и органах, в том числе в центральных нервных образованиях (гипоталамусе, гиппокампе), и координированной системы регуляторов водного обмена и ионного состава позволяет организму быстро устранить сдвиги в осмотическом давлении крови, происходящие, например, при введении воды в организм.

Несмотря на то, что кровь представляет общую внутреннюю среду организма, клетки органов и тканей непосредственно не соприкасаются с ней. В многоклеточных организмах каждый орган имеет свою собственную внутреннюю среду (микросреду), отвечающую его структурным и функциональным особенностям, и нормальное состояние органов зависит от химического состава, физико-химических, биологических и других свойств этой микросреды. Ее гомеостаз обусловлен функциональным состоянием гистогематических барьеров и их проницаемостью в направлениях кровь — тканевая жидкость; тканевая жидкость — кровь.

Особо важное значение имеет постоянство внутренней среды для деятельности центральной нервной системы: даже незначительные химические и физико-химические сдвиги, возникающие в цереброспинальной жидкости, глии и околоклеточных пространствах, могут вызвать резкое нарушение течения жизненных процессов в отдельных нейронах или в их ансамблях. Сложной гомеостатической системой, включающей различные нейрогуморальные, биохимические, гемодинамические и другие механизмы регуляции, является система обеспечения оптимального уровня артериального давления. При этом верхний предел уровня артериального давления определяется функциональными возможностями барорецепторов сосудистой системы тела, а нижний предел – потребностями организма в кровоснабжении.

К наиболее совершенным гомеостатическим механизмам в организме высших животных и человека относятся процессы терморегуляции; у гомойотермных животных колебания температуры во внутренних отделах тела при самых резких изменениях температуры в окружающей среде не превышают десятых долей градуса.

Организующая роль нервного аппарата (принцип нервизма) лежит в основе широко известных представлений о сущности принципов гомеостаза. Однако ни принцип доминанты, ни теория барьерных функций, ни общий адаптационный синдром, ни теория функциональных систем, ни гипоталамическое регулирование гомеостаза и многие другие теории не позволяют полностью решить проблему гомеостаза.

В некоторых случаях представление о гомеостазе не совсем правомерно используется для объяснения изолированных физиологических состояний, процессов и даже социальных явлений. Так возникли встречающиеся в литературе термины «иммунологический», «электролитный», «системный», «молекулярный», «физико-химический», «генетический гомеостаз» и т.п. Предпринимались попытки свести проблему гомеостаза к принципу саморегулирования. Примером решения проблемы гомеостаза с позиций кибернетики является попытка Эшби (W.R. Ashby, 1948) сконструировать саморегулирующее устройство, моделирующее способность живых организмов поддерживать уровень некоторых величин в физиологически допустимых границах.

Перед исследователями и клиницистами на практике встают вопросы оценки приспособительных (адаптационных) или компенсаторных возможностей организма, их регулирования, усиления и мобилизации, прогнозирования ответных реакций организма на возмущающие воздействия. Некоторые состояния вегетативной неустойчивости, обусловленные недостаточностью, избытком или неадекватностью регуляторных механизмов, рассматриваются как «болезни гомеостаза». С известной условностью к ним могут быть отнесены функциональные нарушения нормальной деятельности организма, связанные с его старением, вынужденная перестройка биологических ритмов, некоторые явления вегетативной дистонии гипер — и гипокомпенсаторная реактивность при стрессовых и экстремальных воздействиях и т.д.

Для оценки состояния гомеостатических механизмов в физиологическом эксперименте и в клинической практике применяются разнообразные дозированные функциональные пробы (холодовая, тепловая, адреналиновая, инсулиновая, мезатоновая и др.) с определением в крови и моче соотношения биологически активных веществ (гормонов, медиаторов, метаболитов) и т.д.

Биофизические механизмы гомеостаза.

С точки зрения химической биофизики гомеостаз – это состояние, при котором все процессы, ответственные за энергетические превращения в организме, находятся в динамическом равновесии. Это состояние обладает наибольшей устойчивостью и соответствует физиологическому оптимуму. В соответствии с представлениями термодинамики организм и клетка могут существовать и приспосабливаться к таким условиям среды, при которых в биологической системе возможно установление стационарного течения физико-химических процессов, т.е. гомеостаза. Основная роль в установлении гомеостаза принадлежит в первую очередь клеточным мембранным системам, которые ответственны за биоэнергетические процессы и регулируют скорость поступления и выделения веществ клетками.

С этих позиций основными причинами нарушения являются необычные для нормальной жизнедеятельности неферментативные реакции, протекающие в мембранах; в большинстве случаев это цепные реакции окисления с участием свободных радикалов, возникающие в фосфолипидах клеток. Эти реакции ведут к повреждению структурных элементов клеток и нарушению функции регулирования. К факторам, являющимся причиной нарушения гомеостаза, относятся также агенты, вызывающие радикалообразование, — ионизирующие излучения, инфекционные токсины, некоторые продукты питания, никотин, а также недостаток витаминов и т.д.

Одним из основных факторов, стабилизирующих гомеостатическое состояние и функции мембран, являются биоантиокислители, которые сдерживают развитие окислительных радикальных реакций.

Возрастные особенности гомеостаза у детей.

Постоянство внутренней среды организма и относительная устойчивость физико-химических показателей в детском возрасте обеспечиваются при выраженном преобладании анаболических процессов обмена над катаболическими. Это является непременным условием роста и отличает детский организм от организма взрослых, у которых интенсивность метаболических процессов находится в состоянии динамического равновесия. В связи с этим нейроэндокринная регуляция гомеостаза детского организма оказывается более напряженной, чем у взрослых. Каждый возрастной период характеризуется специфическими особенностями механизмов гомеостаза и их регуляции. Поэтому у детей значительно чаще, чем у взрослых, встречаются тяжелые нарушения гомеостаза, нередко угрожающие жизни. Эти нарушения чаще всего связаны с незрелостью гомеостатических функций почек, с расстройствами функций желудочно-кишечного тракта или дыхательной функции легких.

Рост ребенка, выражающийся в увеличении массы его клеток, сопровождается отчетливыми изменениями распределения жидкости в организме. Абсолютное увеличение объема внеклеточной жидкости отстает от темпов общего нарастания веса, поэтому относительный объем внутренней среды, выраженный в процентах от веса тела, с возрастом уменьшается. Эта зависимость особенно ярко выражена на первом году после рождения. У детей более старших возрастов темпы изменений относительного объема внеклеточной жидкости уменьшаются. Система регуляции постоянства объема жидкости (волюморегуляция) обеспечивает компенсацию отклонений в водном балансе в достаточно узких пределах. Высокая степень гидратации тканей у новорожденных и детей раннего возраста определяет значительно более высокую, чем у взрослых, потребность ребенка в воде (в расчете на единицу массы тела). Потери воды или ее ограничение быстро ведут к развитию дегидратации за счет внеклеточного сектора, т. е. внутренней среды. При этом почки — главные исполнительные органы в системе волюморегуляции — не обеспечивают экономии воды. Лимитирующим фактором регуляции является незрелость канальцевой системы почек. Важнейшая особенность нейроэндокринного контроля гомеостаза у новорожденных и детей раннего возраста заключается в относительно высокой секреции и почечной экскреции альдостерона, что оказывает прямое влияние на состояние гидратации тканей и функцию почечных канальцев.

Регуляция осмотического давления плазмы крови и внеклеточной жидкости у детей также ограничена. Осмолярность внутренней среды колеблется в более широком диапазоне ( 50 мосм/л), чем у взрослых

( 6 мосм/л). Это связано с большей величиной поверхности тела на 1 кг веса и, следовательно, с более существенными потерями воды при дыхании, а также с незрелостью почечных механизмов концентрации мочи у детей. Нарушения гомеостаза, проявляющиеся гиперосмосом, особенно часто встречаются у детей периода новорожденности и первых месяцев жизни; в более старших возрастах начинает преобладать гипоосмос, связанный главным образом с желудочно-кишечными заболеванием или болезнями почек. Менее изучена ионная регуляция гомеостаза, тесно связанная с деятельностью почек и характером питания.

Ранее считалось, что основным фактором, определяющим величину осмотического давления внеклеточной жидкости, является концентрация натрия, однако более поздние исследования показали, что тесной корреляции между содержанием натрия в плазме крови и величиной общего осмотического давления при патологии не существует. Исключение составляет плазматическая гипертония. Следовательно, проведение гомеостатической терапии путем введения глюкозосолевых растворов требует контроля не только за содержанием натрия в сыворотке или плазме крови, но и за изменениями общей осмолярности внеклеточной жидкости. Большое значение в поддержании общего осмотического давления во внутренней среде имеет концентрация сахара и мочевины. Содержание этих осмотически активных веществ и их влияние на водно-солевой обмен при многих патологических состояниях могут резко возрастать. Поэтому при любых нарушениях гомеостаза необходимо определять концентрацию сахара и мочевины. В силу вышесказанного у детей раннего возраста при нарушении водно-солевого и белкового режимов может развиваться состояние скрытого гипер — или гипоосмоса, гиперазотемии.

Важным показателем, характеризующим гомеостаз у детей, является концентрация водородных ионов в крови и внеклеточной жидкости. В антенатальном и раннем постнатальном периодах регуляция кислотно-щелочного равновесия тесно связана со степенью насыщения крови кислородом, что объясняется относительным преобладанием анаэробного гликолиза в биоэнергетических процессах. При этом даже умеренная гипоксия у плода сопровождается накоплением в его тканях молочной кислоты. Кроме того, незрелость ацидогенетической функции почек создает предпосылки для развития «физиологического» ацидоза (сдвиг кислотно-щелочного равновесия в организме в сторону относительного увеличения количества анионов кислот.). В связи с особенностями гомеостаза у новорожденных нередко возникают расстройства, стоящие на грани между физиологическими и патологическими.

Перестройка нейроэндокринной системы в пубертатном периоде (периоде полового созревания) также сопряжена с изменениями гомеостаза. Однако функции исполнительных органов (почки, легкие) достигают в этом возрасте максимальной степени зрелости, поэтому тяжелые синдромы или болезни гомеостаза встречаются редко, чаще же речь идет о компенсированных сдвигах в обмене веществ, которые можно выявить лишь при биохимическом исследовании крови. В клинике для характеристики гомеостаза у детей необходимо исследовать следующие показатели: гематокрит, общее осмотическое давление, содержание натрия, калия, сахара, бикарбонатов и мочевины в крови, а также рН крови, р0₂ и рСО₂.

Особенности гомеостаза в пожилом и старческом возрасте.

Один и тот же уровень гомеостатических величин в различные возрастные периоды поддерживается за счет различных сдвигов в системах их регулирования. Например, постоянство уровня артериального давления в молодом возрасте поддерживается за счет более высокого минутного сердечного выброса и низкого общего периферического сопротивления сосудов, а в пожилом и старческом — за счет более высокого общего периферического сопротивления и уменьшения величины минутного сердечного выброса. При старении организма постоянство важнейших физиологических функций поддерживается в условиях уменьшения надежности и сокращения возможного диапазона физиологических изменений гомеостаза. Сохранение относительного гомеостаза при существенных структурных, обменных и функциональных изменениях достигается тем, что одновременно происходит не только угасание, нарушение и деградация, но и развитие специфических приспособительных механизмов. За счет этого поддерживается неизменный уровень содержания сахара в крови, рН крови, осмотического давления, мембранного потенциала клеток и т.д.

Существенное значение в сохранении гомеостаза в процессе старения организма имеют изменения механизмов нейрогуморальной регуляции, увеличение чувствительности тканей к действию гормонов и медиаторов на фоне ослабления нервных влияний.

При старении организма существенно изменяется работа сердца, легочная вентиляция, газообмен, почечные функции, секреция пищеварительных желез, функция желез внутренней секреции, обмен веществ и др. Изменения эти могут быть охарактеризованы как гомеорезис — закономерная траектория (динамика) изменения интенсивности обмена и физиологических функций с возрастом во времени. Значение хода возрастных изменений очень важно для характеристики процесса старения человека, определения его биологического возраста.

В пожилом и старческом возрасте снижаются общие потенциальные возможности приспособительных механизмов. Поэтому в старости при повышенных нагрузках, стрессах и других ситуациях вероятность срыва адаптационных механизмов и нарушения гомеостаза увеличиваются. Такое уменьшение надежности механизмов гомеостаза является одной из важнейших предпосылок развития патологических нарушений в старости.

Таким образом, гомеостаз – это интегральное понятие, функционально и морфологически объединяющее сердечно-сосудистую систему, систему дыхания, почечную систему, водно-электролитный обмен, кислотно-щелочное равновесие.

Основное назначение сердечно-сосудистой системы – подача и распределение крови по всем бассейнам микроциркуляции. Количество крови, выбрасываемое сердцем в 1 мин., составляет минутный объем. Однако функция сердечно-сосудистой системы заключается не просто в поддержании заданного минутного объема и его распределении по бассейнам, а в изменениях минутного объема в соответствии с динамикой потребностей тканей при разных ситуациях.

Главная задача крови – транспорт кислорода. Многие хирургические больные испытывают острое падение минутного объема, что нарушает доставку кислорода к тканям и может быть причиной гибели клеток, органа и даже всего организма. Поэтому оценка функции сердечно-сосудистой системы должна учитывать на только минутный объем, но и снабжение тканей кислородом и их потребность в нем.

Основное назначение системы дыхания – обеспечение адекватного газообмена между организмом и окружающей средой при постоянно меняющейся скорости обменных процессов. Нормальная функция системы дыхания – это поддержание постоянного уровня кислорода и углекислоты в артериальной крови при нормальном сосудистом сопротивлении в малом круге кровообращения и при обычной затрате энергии на дыхательную работу.

Данная система теснейшим образом связана с другими системами, и в первую очередь с сердечно-сосудистой. Функция системы дыхания включает в себя вентиляцию, легочное кровообращение, диффузию газов через альвеолярно-капиллярную мембрану, транспорт газов кровью и тканевое дыхание.

Функции почечной системы: почки являются основным органом, предназначенным для сохранения постоянства физико-химических условий в организме. Главная из их функций экскреторная. Она включает: регуляцию водно-электролитного баланса, поддержания кислотно-щелочного равновесия и удаление из организма продуктов обмена белков и жиров.

Функции водно-электролитного обмена: вода в организме играет транспортную роль, заполняя собой клетки, интерстициальные (промежуточные) и сосудистые пространства, является растворителем солей, коллоидов и кристаллоидов и принимает участие в биохимических реакциях. Все биохимические жидкости представляют собой электролиты, так как растворенные в воде соли и коллоиды находятся в диссоциированном состоянии. Перечислить все функции электролитов невозможно, но главными из них являются: сохранения осмотического давления, поддержание реакции внутренней среды, участие в биохимических реакциях.

Главное назначение кислотно-щелочного равновесия заключается в сохранении постоянства pH жидких сред организма как основы для нормальных биохимических реакций и, следовательно, жизнедеятельности. Метаболизм происходит при непременном участии ферментативных систем, активность которых тесно зависит от химической реакции электролита. Вместе с водно-электролитным обменом кислотно-щелочное равновесие играет решающую роль в упорядочении биохимических реакций. В регуляции кислотно-щелочного равновесия принимают участие буферные системы и многие физиологические системы организма.

studfiles.net

Регенерация. Трансплантация. Гомеостаз.

Лекция.

4. Регенерация.

Регенерация как процесс поддержания морфофизиологической це­лостности биологических систем на уровне организма. Физиологическая регенерация, ее значение. Проявление физиологической регенерации на субклеточном, клеточном и тканевом уровне. Фазы физиологической регенерации, механизмы ее регуляции. Репаративная регенерация, ее зна­чение. Способы репаратнвной регенерации. Молекулярно-генетические, клеточные и системные механизмы регенерации. Типичная и атипичная регенерация. Регуляция регенерации. Стимуляция регенераторных про­цессов. Клеточные источники регенерации. Особенности восстанови­тельных процессов у млекопитающих. Значение регенерации для биоло­гии и медицины.

5. Гомеостаз.

Проявление гомеостаза на разных уровнях организации биологичес­ких систем. Механизмы поддержания генетического постоянства на организменном уровне. Неспецифические формы защиты. Иммунитет. Реге­нерация как процесс поддержания морфофизиологаческой целостности биологических систем.

Трансплантация

ГОМЕОСТАЗ В ИНДИВИДУАЛЬНОМ РАЗВИТИИ

Понятие о гомеостазе. Роль нервной и эндокринной систем в обеспечении гомеостаза организма

Живой организм, будучи в энергетическом и вещественном плане открытой системой, на любом этапе индивидуального развития существует в единстве со средой обитания. При этом, несмотря на определенные, иногда значительные колебания характеристик среды он сохраняет себя во времени и пространстве как отдельную биологиче­скую единицу, отличающуюся постоянством структуры, функциональных и поведенческих характеристик, физико-химических параметров клеток, тканевой жидкости, крови. Такое положение создается благодаря адаптации организма к услови­ям жизни. В ответ на изменения условий обитания, если они по степени вы­раженности совместимы с жизнью, организм реагирует собственными изменениями. Биологический смысл изменений заключается в устране­нии или компенсации отклонений со стороны биохимических, функцио­нальных, структурных и прочих показателей и восстановлении должного уровня жизнеспособности. Результатом таких изменений служит не только сохранение в определенных пределах постоянства внутренней среды, но и поддержание целостности организма.

Свойство животных организмов поддерживать постоянство своей внутренней среды, основные черты присущей ему организации несмотря на изменчивость параметров окружающей среды называется гомеостазом.

Основу гомеостаза составляют механизмы, сложившиеся в эволюции и закрепленные генетически. Эффективность механизмов гомеостаза во многом определяется генотипами особей, разнообразие которых в пределах генофонда вида объясняет индивиду­альные особенности уровня структурно-функциональной стабильности конкретных организмов, различия их нормы реакции на одно и то же изменение окружающей среды.

Так как генотип представляет собой систему генов, сбалансиро­ванную по содержанию разнообразной биологической информации, появление в организме чужеродной генетической информации оказыва­ет, как правило, на жизнеспособность организма неблагоприятное действие. В связи с этим важная роль в поддержании гомеостаза в целом принадлежит механизмам, ограждающим организм от проникновения и вмешательства в процессы жизнедеятельности чужеродной генетической информации.

Носителями чужеродной наследственной информации могут быть внешние агенты (бактерии, их токсины, вирусы, клетки и ткани других организмов), собственные мутировавшие соматические клетки. Поддержание генетического постоянства внутренней среды организма или состояния генетического состояния осуществляется при помощи неспецифических и специфических (дейс­твующих строго против конкретного чужеродного агента) защитных механизмов.

К неспецифическим механизмам относятся, например, барьерные свойства кожи и слизистых оболочек, антимикробные свойства лизоцима слюны, фагоцитоз.

К неспецифическим механизмам относятся механизмы клеточного и гумо-рального_иммунитета, аллергические реакции.

Большое значение в обеспечении гомеостаза принадлежит механизмам, поддерживающим постоянство и целостность структурной организации. Они составляют основы структурного гомеостаза и действуют на молекулярном, клеточном, тканевом, органном уровнях. Универсальными механизмами структурного гомеостаза являются физиологическая и репаративная регенерация.

Важное значение в обеспечении гомеостаза принадлежит способности организма поддерживать постоянство химического состава и свойств жидкой, внеклеточной части внутренней среды организма (кровь, лимфа, тканевая жидкость). Механизмы, при помощи которых решается указанная задача, разнообразны. Например, сохранение в оптимальных пределах кислотно-основного состояния крови зависит от уровня метаболических процессов в печени, почках, мышцах, газообмена в легких, буферных свойств гемоглобина и др.

Хотя в целях удобства изучения и выделяют разные виды гомеостаза (генетический, структурный, системы крови, газовый и др.), в действительности механизмы, их обеспечивающие, функционируют в тесной взаимосвязи друг с другом, причем некоторые из них являются общими для нескольких видов гомеостаза. Так, поддержание постоян­ства физико-химических свойств крови требует в дополнение к сохране­нию кислотно-щелочного состояния, регуляции газообмена, а также выделения в кровь и выведения из нее осмотически активных веществ.

Взаимодействие разных видов гомеостаза отражает системный характер организации живых форм. Объединение частных гомеостатических механизмов клеток и органов в целостную приспособительную реакцию организма достигается благодаря функционированию регуляторных интегрирующих систем — нервной и эндокринной. Нервная и эндокринная регуляция различается по скорости ответа и времени сохранения его по отношению к моменту действия раздражителя. Как правило, относительно быстрые изменения состояния организма обеспечиваются нервной системой. Гормональные влияния распростра­няются на клетки и органы медленнее, но и сохраняются обычно более длительное время.

Примером генерализованного ответа организма на необычные по силе или продолжительности воздействия со стороны окружающей среды, развертывающегося на основе тесного взаимодействия нервных и эндокринных механизмов регуляции, может служить состояние стресса (стресс-реакция), которое развивается в организме при неблагоприятных жизненных условиях, когда возникает угроза наруше­ния гомеостаза. Комплекс реакций в названном состоянии лишен специфичности, т. е. в своих главных чертах не зависит от природы стрессора-агента, спровоцировавшего эти реакции. При стрессе наблю­дается изменение состояния большинства систем организма (мы­шечной, дыхательной, сердечно-сосудистой, пищеварительной), орга­нов чувств, уровня кровяного давления, клеточного состава крови. В своем конкретном выражении эти изменения соответствуют отдель­ным видам гомеостаза. Итог указанных изменений заключается прежде всего в повышении общей сопротивляемости организма по отношению к неблагоприятным факторам. Так, искусственно поддерживая высокий уровень стероидных гормонов, выделяемых в естественных условиях при стресс-реакции, в эксперименте удавалось в значительной степени снизить смертность при тяжелых отравлениях, избежать нарушения свертывания крови при введении такого препарата, как фининдион, предотвратить омертвение тканей надпочечников в результате воздействия канцерогенными углеводородами или повреждения тканей сердца при введении избытка широко используемого в кардиологических клиниках препарата дигитоксина.

В определенных ситуациях состояние стресса путем быстрой мобилизации и концентрации сил организма способствует решению таких жизненно важных задач, как спасение бегством или отражение нападения врага, т. е. выступает как защитная реакция в узком смысле.

Независимо от результата, достигаемого благодаря стресс-реакции, первичное ее звено заключается во взаимосвязанных и взаимообусловливаемых нейроэндокринных изменениях, которые собственно и придают реакции в целом общеорганизменный характер.

При так называемом «соматическом стрессе», с помощью которого решается, например, задача повышения общей сопротивляемости организма, цепь событий представляется следующим образом. Раздражитель активиру­ет синтез особого класса гормональных веществ — релизинг-факторов (от англ. release — высвобождать, выделять), которые образуются секретирующими нервными клетками подбугровой (гипоталамической) области головного мозга. Функция релизинг-факторов заключается в том, что они, воздействуя на клетки передней доли гипофиза, усиливают образование ими тропных гормонов, стимулирующих ак­тивность других эндокринных желез, например щитовидной, надпочечниковой. Один из названных релизинг-факторов способствует повы­шенному образованию гипофизом адренокортикотропного гормона (АКТГ), который, в свою очередь, усиливает синтез стероидных гормонов клетками коркового вещества надпочечников. Последние, воздействуя на клетки различных органов, изменяют их функцио­нальное состояние в направлении повышения защитного потенциала организма.

В случае «психического стресса», развивающегося, например, при болевом воздействии, цепь событий, соответствуя на многих этапах выше описанной, включает дополнительно изменения функционального состояния коры больших полушарий, лимбической системы головного мозга, симпатической нервной системы, клеток мозгового вещества надпочечников с выбросом в кровь значительных количеств адреналина. По сходному пути развиваются, по-видимому, события при стресс-реакциях людей на эмоциональные воздействия. Повышение содержа­ния в организме биологически активных катехоламинов. к которым относятся адреналин и медиатор симпатических нервных клеток — но-радреналин, зарегистрировано у пилотов и космонавтов во время полетов, спортсменов в ходе соревнований, студентов на экзаменах. Примечательно, что состояние стресса у человека может возникать в ответ на положительные эмоциональные стимулы.

Гомеостатические механизмы, активируемые в состоянии стресса, способны противостоять действию неблагоприятных внешних факто­ров до определенного предела. В развитии стресс-реакции выделяют три стадии:

1) мобилизации защитных механизмов или тревоги;

2) повышения сопротивляемости организма;

3) истощения защитных механизмов.

Первые две стадии соответствуют сохранению состояния гомеостаза, третья стадия наступает при чрезмерных по силе или продолжительности воздействиях и заключается, по существу, в срыве механизмов гомеостаза и развитии патологических изменений.

Кибернетические основы гомеостаза

В наличии гомеостатических механизмов находит отражение тот факт, что живой организм в функциональном плане и отношениях с окружающей средой представляет собой сложную саморегулирующуюся систему. Принципы существования и развития таких систем изучает кибернетика.

В соответствии с кибернетическими идеями, глубоко проникшими в последнее время в биологию, организм следует рассматривать как совокупность неслучайных элементов, закономерным образом взаимо­действующих друг с другом. Благодаря определенности набора и структурно-функциональных связей элементов изменения системы (организма) на конкретные воздействия извне носят закономерный характер и определяются законом поведения этой системы. Указанный закон задает такой порядок или алгоритм изменения элементов, который обусловливает достижение системой (организмом) известной цели, например, сохранения постоянства внутренней среды или общих черт структурной организации.

Применительно к живым системам переменные на входе системы обозначают терминами причина, стимул, раздражитель, переменные на выходе — ответ, эффект, реакция.

В основе функционирования кибернетических систем лежат процессы передачи и обработки в соответствии с заданным алгоритмом информации, поступающей на входе (1). При этом в поведение системы (2) вносятся коррективы, характер которых выявляется путем регистра­ции во времени отклонений переменных на выходе (3) в зависимости от переменных на входе. Информация, используемая для коррекции поведения системы, подается на управляющий блок последней по каналам обратной связи (4). Различают положительные и отрица­тельные обратные связи. Регуляция состояния системы по каналу положительной обратной связи приводит к изменениям, усиливающим зависимость реакции от действия раздражителя, по каналам отрица­тельной связи — к изменениям, уменьшающим эту зависимость. Отрицательная обратная связь таким образом способствует восста­новлению исходных параметров в случае их отклонения в результате действия внешних факторов, поэтому именно эта связь лежит в основе регуляции гомеостатических реакций.

На схеме, приведенной выше, стрелками (5) показано влияние не только управляющей части системы на исполнительную, но и обратная зависимость управляющих механизмов от состояния исполнительной части. Такая взаимозависимость легко прослеживается в живом организме. Физиологические параметры дыхательной и сердечно­сосудистой систем, например, находятся под постоянным контролем со стороны нервной системы. Вместе с тем для полноценного функциони­рования нервных клеток необходим достаточный уровень снабжения головного мозга кислородом.

Общие принципы автоматического регулирования и управления, разрабатываемые кибернетикой, приложимы к любым системам, существующим в неживой и живой природе. Отличительная черта биологических систем, в частности организма, заключается в особой их сложности. Интересно вспомнить, что в процессе прогрессивной эволюции в ряду живых форм степень сложности организма возрастает (см. 7.8.3). Это не удивительно, так как следствием усложнения служит повышение уровня надежности, устойчивости системы по отношению к изменениям окружающей среды. Устойчивость, находящая свое конкретное выражение в свойстве гомеостаза, обусловливается дубли­рованием механизмов поддержания постоянства внутренней среды на разных уровнях. Таким образом в природе воспроизведен кибернетиче­ский принцип многоконтурности регуляции состояния системы.

К главным контурам регуляции постоянства внутренней среды организма относятся в первую очередь клеточные и тканевые гомеостатические механизмы, в управлении которыми значительная роль принадлежит генетическим факторам, местным рефлекторным (нервным) влияниям, химическим и контактным межклеточным взаи­модействиям. В связи с этим им свойственна высокая степень автоматизма. Вклад клеточного и тканевого уровней в гомеостаз организма осуществляется путем изменений показателей внутрикле­точных синтезов, соотношения процессов пролиферации и клеточной дифференцировки.

Еще один из главных контуров регуляции соответствует уровню функциональных систем организма. Регуляторный компонент здесь представлен сегментарными центрами спинного мозга и ядрами ствола головного мозга, гормонами желез внутренней секреции. К этому уровню относятся механизмы, обеспечивающие отдельные виды г;омео-стаза.

В следующий контур регуляции гомеостаза включены высшие отделы центральной нервной системы, в частности кора больших полушарий.

Наличие нескольких контуров регуляции постоянства внутренней среды позволяет, во-первых, в зависимости от жизненных условий ограничить приспособительные изменения какой-либо одной системой или же осуществить генерализованный ответ. Во-вторых, в этом случае появляется возможность не только достичь состояния равновесия с окружающей средой (за счет гомеостатических механизмов первых двух уровней), но и активно преодолевать неблагоприятные условия, избегая или устраняя их (условнорефлекторная деятельность).

Гомеостатические механизмы в процессе индивидуального развития

Будучи необходимой предпосылкой совместимых с жизнью отношений организма и окружающей среды, состояние гомеостаза поддерживается на любой стадии индивидуального развития особи. Вместе с тем в процессе онтогенеза меняются как сам организм, так и условия его существования. Соответственно наблюдается смена преобладающих гомеостатических механизмов.

Эмбриональное развитие многоклеточных животных протекает, как правило, при более или менее выраженной изоляции от непосред­ственного действия факторов внешней среды. Способы такой изоляции различны. У яйцекладущих наземных позвоночных изоляция связана с образованием третичных яйцевых оболочек, у млекопитающих — с пе­реходом к внутриутробному развитию. У представителей названной группы животных в ходе эмбриогенеза образуются провизорные органы, такие как амнион, аллантоис. Благодаря этим органам создается как бы собственная среда развития зародыша, опосредующая и смягчающая внешние воздействия.

Важная особенность эмбриогенеза состоит в закономерном чередовании периодов большей и меньшей устойчивости развития к действию внешних по отношению к зародышу факторов. В периоды относительной неустойчивости, называемые также критическими, даже слабые стимулы вызывают существенные изменения хода формообразовательных процессов. Напротив, в периоды устойчи­вости сильные воздействия скорее приводят к гибели зародыша, нежели к отклонениям в развитии. Чередование периодов устойчивости и неустойчивости, отмеченное выше, обусловливает специфику гомеостаза организма в эмбриогенезе. Наличие критических периодов учитыва­ется в акушерской практике при составлении рекомендаций беременным женщинам.

Как уже отмечалось, в момент рождения происходит радикальная смена образа жизни организма. На протяжении раннего постнатального периода, параллельно функциональному созреванию различных систем организма, соответственно новым жизненным условиям вклю­чаются эффективные гомеостатические механизмы. В этот период, например, активно образуются клетки, обеспечивающие иммунологиче­ский надзор — реакции клеточного (Т-лимфоциты) и гуморального (В-лимфоциты) иммунитета. В ближайший после рождения отрезок жизни (перинатальный период) развивается толерантность (нечувствитель­ность) клеток, реагирующих на носителей чужеродной генетической информации, к собственным «клеткам и антигенам организма. Состояния функциональной зрелости достигают главные регуляторные системы — нервная и эндокринная.

Наибольшей надежности механизмы гомеостаза достигают в зре­лом возрастном периоде онтогенеза. Старение организма сопровожда­ется снижением эффективности механизмов генетического, структурно­го и некоторых других видов гомеостаза, регуляторных влияний нервной и эндокринной систем. Это обстоятельство в сочетании с уменьшением резерва приспособительных возможностей большинства систем организма служит причиной падения в рассматриваемый период онтогенеза общей сопротивляемости организма действию неб­лагоприятных факторов окружающей среды.

Биологические ритмы

В эволюции выработалась способность организмов ориентиро­ваться во времени, которая позволяет согласовывать скорость и нап­равление главных физиологических процессов с закономерными и прежде всего циклическими изменениями условий обитания. Механизмы, лежащие в основе указанной способности, объединяют под общим термином «биологические часы». Внешним проявле­нием функционирования таких часов служат ритмические колебания функций организма — биологические ритмы. Область био­логии, изучающая закономерности временной организации живых систем, называется хронобиологией. Циклические изменения характеризуют различные процессы на клеточном, тканевом, органном и организменном структурных уров­нях. Так, с определенной периодичностью изменяется содержание гликогена в клетках печени, количество клеток, редудуплициру ДНК или делящихся митозом, происходит вылет имаго мз куколок у плодовых мух или свечение одноклеточной водоросли Gonyaulax, обусловливающее свечение морской воды. Многочисленны примеры таких изменений у растений: поднимание и опускание листьев или движение лепестков в зависимости от времени суток, опорожнение спор из спорангиев у грибов и водорослей.

Биологические ритмы различаются продолжительностью цикла. Околочасовые ритмы характеризуют временную организацию некоторых внутриклеточных метаболических процессов, например синтез и выделение белкового секрета клетками некоторых желез. Их изучение начато сравнительно недавно. Изменения растений и животных в связи со сменой времен года, издавна привлекавшие внимание людей, являются примером ритмов с годовой периодичностью.

Интенсивно изучаются суточные (ц и р к а д н ы е) р и т м ы, которые заключаются в закономерных изменениях физиологических показателей организма в зависимости от времени суток.

Суточные ритмы многих физиологических процессов являются э н д о г е н н ы м и, т. е. определяются механизмами, действующими в самом организме. В пользу этого говорит, например, сохранение ритма, зависящего от фотопериодичности, даже после помещения организма в условия постоянного освещения. Так, мыши, существуя в течение нескольких поколений при постоянном освещении, по возвращении в условия чередования света и темноты, воспроизводили нормальную суточную периодичность двигательной активности.

Суточные ритмы реагируют на действие внешних факторов, прежде всего чередование света и темноты, высоких и низких температур. При этом изменяется положение фаз ритмических изменений. У челове­ка, например, при переходе к образу жизни, противоположному обычному (бодрствование ночью, сон днем), через 9—10 сут наблюда­ется смена фаз ритма колебаний температуры тела. Внешние факторы способствуют выявлению эндогенных суточных ритмов путем синхро­низации ритмических изменений отдельных клеток или особей. Например, в популяциях плодовых мух, выдерживаемых в постоянных условиях освещения, регистрируется непериодический вылет имаго из куколок. После воздействия светом благодаря синхронизации процесс становится периодическим. Таким образом, внешние факторы могут служить указателем времени.

Средний длина периодов суточных ритмов у растений варьирует от 22 до 28 % у животных в большинстве случаев этот показатель уклады-ваетсж в пределы 23—25 ч. Существуют определенные индивидуальные колебания длины периодов. При постоянных условиях длительность цикла активности у четырех мышей составила в одном из опытов от 25,0 до 25,4 ч

Эндогенные суточные ритмы ограничивают осуществление тех или иных функций определенным временем суток. Это имеет большое приспособительное значение, так как приводит организм в состояние «готовности» по отношению к ожидаемым условиям среды в опреде­ленное время. Так, вечерние прыжки лососей, требующие соответству­ющего энергетического подкрепления, совпадают с максимумом активности поедаемых насекомых. Благодаря эндогенному ритму организмы сохраняют экологически целесообразную ориентировку во времени суток, несмотря на периодическое выключение внешних указателей времени, например в связи с непогодой.

Хронобиология представляет собой интенсивно развивающуюся область науки, однако до сих пор нет отчетливого понимания механизма биологических часов или способов сопряжения эндогенных ритмов и циклических изменений внешних факторов. Между тем познание указанного механизма имеет большое значение, например для выбора оптимального режима активности человека. Так, ночная работа в режиме «12-часовая смена, 24-часовой отдых» менее благоприятна, чем многонедельная ночная работа, укладывающаяся в суточный ритм. Данные о суточном ритме клеточной пролиферации используются при выборе времени назначения лекарств, действующих на делящиеся клетки, например в онкологических клиниках.

Он является отражением более общей закономерности, а имен­но ритмичности всех функций организма. Одна из современ­ных областей биологии — хро­нобиология — изучает, частности, механизмы регуля­ции суточных ритмов митотической активности, что имеет весьма важное значение для ме­дицины. Существование самой суточной периодичности коли­чества митозов указывает на ре­гулируемость физиологической регенерации организмом. Кро­ме суточных существуют лун­ные и годичные циклы обновле­ния тканей и органов.

studfiles.net

ГОМЕОСТАЗ — это… Что такое ГОМЕОСТАЗ?

ГОМЕОСТАЗ

гомеостазис (от гомео… и греч. stasis — неподвижность, состояние), способность биол. систем противостоять изменениям и сохранять динамич. относит, постоянство состава и свойств. Термин «Г.» предложил У. Кен-нон в 1929 для характеристики состояний п процессов, обеспечивающих устойчивость организма. Однако идея о существовании физиол. механизмов, направленных на поддержание постоянства внутр. среды организма, была высказана ещё во 2-й пол. 19 в. К. Бернаром, к-рый рассматривал стабильность физико-химич. условий во внутр. среде как основу свободы н независимости живых организмов в непрерывно меняющейся внеш. среде. Явления Г. наблюдаются на разных уровнях биол. организации. Г. физиологический. Возникновение жизни на Земле, появление одноклеточных организмов было связано с формированием и непрестанным поддержанием в клетке в течение всей жизни специфич. физико-химич. условий, отличающихся от условий окружающей среды. У многоклеточных организмов появляется внутр. среда, в к-рой находятся клетки разл. органов и тканей, происходит развитие и совершенствование механизмов Г. В ходе эволюции формируются специа-лизир. органы кровообращения, дыхания, пищеварения, выделения и др., участвующие в поддержании Г. У мор. беспозвоночных имеются гомеостатич. механизмы стабилизации объёма, ионного состава и рН жидкостей внутр. среды. Для животных, перешедших к жизни в пресных водах и на суше, а также у позвоночных, мигрировавших из пресных вод в море, сформированы механизмы осморегуля-ции, обеспечивающие постоянство концентрации осмотически активных веществ внутри организма. Наиб, совершенен Г. у млекопитающих, что способствует расширению возможностей их приспособления к окружающей среде. Благодаря Г. обеспечивается постоянство объёма крови (и з о в о л е м и я) и др. внеклеточных жидкостей, концентрации в них ионов, осмотически активных веществ (и з о о с м и я), постоянство рН крови, состава в ней белков, липидов и углеводов. У птиц и млекопитающих в узких пределах регулируется темп-ра тела (и з о т е р м и я). Дополнит, физиол. механизмы обеспечивают стабилизацию внутр. среды отд. органов (напр., гематоэнцефалич. и гематоофтальмич. барьеры определяют особые свойства жидкостей, окружающих клетки мозга и глаза). Г. достигается системой физиол. регу-ляторных механизмов. Наиб, важную, интегрирующую функцию выполняет ЦНС и особенно кора головного мозга, большое значение имеют влияние симпатич. нервной системы, состояние гипофиза, надпочечников и др. эндокринных желёз, степень развития эффекторных органов. Примером сложной гомеостатич. системы, включающей разл. механизмы регуляции, является система обеспечения оптимального уровня артериального давления, к-рая регулируется по принципу цепных реакций с обратными связями: изменение давления крови воспринимается барорецепторами сосудов, сигнал передаётся в сосудистые центры, изменение состояния к-рых ведёт к изменению тонуса сосудов и сердечной деятельности; одновременно включается система нейрогуморальной регуляции и кровяное давление возвращается к норме. Нарушения механизмов, лежащих в основе гомеостатич. процессов, рассматриваются как «болезни Г.». С нек-рой условностью к ним можно отнести функц. нарушения нормальной деятельности организма, связанные с вынужденной перестройкой биол. ритмов и т. д. Познание закономерностей Г. человека имеет большое значение для выбора эффективных и рациональных методов лечения мн. заболеваний. У растений осн. значение для поддержания Г. на клеточном уровне имеют плазмалемма и тонопласт. Первая регулирует приток в клетку питат. ионов и воды из внешней среды и выделение баластных и избыточных ионов Н+, Na+, Са2+, второй — поступление в протоплазму запасных субстратов из вакуолей при их недостатке и удаление в вакуоль — при избытке. Стабилизация осмотич. потенциала клеток осуществляется гл. обр. за счёт поддержания определ. внутриклеточной концентрации К+ и анионов. На тканевом уровне в поддержании Г. участвуют плазмодесмы, к-рые регулируют межклеточные потоки углеводов и др. субстратов. Г. генетический, или п о п у-ляционный, способность популяции поддерживать относит, стабильность и целостность генотипич. структуры в изменяющихся условиях среды. Достигается посредством сохранения генетич. равновесия частоты аллелей при свободном скрещивании особей в популяциях путём поддержания гетерозиготности и полиморфизма, определ. темпа и направления мутационного процесса. Изучение Г.— актуальная задача при исследовании закономерностей микроэволюции. Г. развития — способность данного генотипа создавать определ. фенотип в широком диапазоне условий. Понятие «Г.» широко используется в экологии при характеристике состояния экосистем и их устойчивости. Благодаря Г. поддерживается постоянство видового состава и численности особей в биоценозах.

.(Источник: «Биологический энциклопедический словарь.» Гл. ред. М. С. Гиляров; Редкол.: А. А. Бабаев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. — 2-е изд., исправл. — М.: Сов. Энциклопедия, 1986.)

гомеоста́з

способность живых организмов сохранять относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций в условиях изменяющейся внешней среды. Предположение о существовании физиологических механизмов, обеспечивающих подобное равновесие, было высказано французским физиологом К. Бернаром в сер. 19 в. В 1930-х гг. американский физиолог У. Кеннон ввёл термин «гомеостаз».
У человека и высших животных гомеостаз обеспечивает постоянство объёма, клеточного и гуморального состава крови, тканевой жидкости и лимфы, температуры тела, кровяного давления и других показателей, что достигается за счёт взаимодействия нервной системы и желёз внутренней секреции (нейрогуморальная регуляция). Особо важную роль играют кора больших полушарий головного мозга, гипоталамус, гипофиз, эндокринные железы. К наиболее совершенным механизмам гомеостаза относятся процессы терморегуляции. Нарушения механизмов, обеспечивающих постоянство внутренней среды человека, расцениваются как «болезни гомеостаза».
Механизм гомеостаза у растений изучен слабо. Одним из доказательств его существования служит избирательное поступление катионов и анионов при всасывании воды из почвы в корень и распределение их по органам растений. У некоторых растений (полынь, джузгун) в течение суток водный режим меняется 5—8 раз. В критический период у них увеличиваются концентрация клеточного сока и осмотическое давление при снижении транспирации листьев. Неодинаков механизм поддержания водного баланса у галофитов (накопление солей в организме; выделение их наружу через специальные железы; ограничение их поступления). Только благодаря срабатыванию механизмов поддержания гомеостаза достигается жизнеобеспечение растений в неблагоприятных условиях существования.

.(Источник: «Биология. Современная иллюстрированная энциклопедия.» Гл. ред. А. П. Горкин; М.: Росмэн, 2006.)

.

dic.academic.ru

6. Гомеостаз.

ГОМЕОСТАЗ.

Гомеостаз – поддержание постоянства внутренней среды организма в непрерывно изменяющихся условиях внешней среды. Т.к. организм – многоуровневый саморегулирующийся объект, его можно рассматривать с точки зрения кибернетики. Тогда, организм – сложная многоуровневая саморегулирующаяся система с множеством переменных.

Переменные входа:

— причина;

— стимул;

— раздражение.

Переменные выхода:

— эффект;

— ответ;

— реакция;

— следствие.

Причина – отклонение от нормы реакции в организме. Решающая роль принадлежит обратной связи. Существует положительная и отрицательная обратная связь.

Отрицательная обратная связь уменьшает действие входного сигнала на выходной. Положительная обратная связь увеличивает действие входного сигнала на выходной эффект действия.

Живой организм – ультрастабильная система, осуществляющая поиск наиболее оптимального устойчивого состояния, которое обеспечивается адаптациями.

Гомеостаз- свойство биологических систем поддерживать постоянство внутренней среды в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.

Организм- саморегулирующая система т. е. ее можно рассматривать как кибернетическую систему.

Биологические системы -направленные а их изменения отражают движение к цели. Этому препятствуют различные возмущения внешней и внутренней природы. Общим для всех систем является наличие определенных входных элементов которые преобразуются в ней в соответствии с ее функцией- выходные переменные. Зависимость выходных от входных опр законом поведения системы.

Вход(возмущение)~>свойства(закон поведения системы~>выход(следствие) Входные переменные характеризуются : стимул, раздражитель, причина Выходные: следствие, ответ, эффект Связи:

Отрицательная:

Выходной сигнал уменьшает действие входного(регуляция газов в крови,ЧСС)

Положит:

Выходной увеличивает действие входного.(приводит к нестабилизации системы) В поддержании гомеостаза принимают участие нервная, иммунная и эндокринная системы

Нервная — является основным элементом передачи и оценки раздражителей которые поступают из внутренней среды организма во внешнюю. Гормоны участвуют в регуляции и поддержании гомеостаза важных функций и процессов, поддержании функций почек, ЦНС и тд.

Иммунная система — защита постоянства внутренней среды организма от факторов 2х основных групп.(1 от микроорганизмов, несущих признаки чужеродной информации,, 2

от соматических мутаций известно что минимальное генетическое отличие достаточно для иммунного расхождения чужого в 1-2 гена)

7. Реакции гомеостаза.

Гомеостатические реакции — это реакции всего организма, направленные на поддержание динамического постоянства его внутренней среды, и поэтому все физиологические и общепатологические реакции (нарушения кровообращения, дистрофии, воспаление и др.) являются реакциями приспособительными, направленными на восстановление гомеостаза.

Генные механизмы гомеостаза. Все явления гомеостаза организма генетически детерминированы. Уже на уровне первичных генных продуктов существует прямая связь – «один структурный ген — одна полипептидная цепь». Причем между первичной структурной ДНК полипептидной цепи существует колинеарное соответствие. В наследственной программе индивидуального развития организма предусмотрено формирование видоспецифических характеристик не в постоянных, а в меняющихся условиях среды, в пределах наследственно обусловленной нормы реакции. Двуспиральность ДНК имеет существенное значение в процессах ее репликации и репарации. И то и другое имеет непосредственное отношение к обеспечению стабильности стабильности функционирования генетического материала.

С генетической точки зрения можно различать элементарные и системные проявления гомеостаза. Примерами элементарных проявлений гомеостаза могут служить: генный контроль тринадцати факторов свертывание крови, генный контроль гистосовместимости тканей и органов, позволяющий возможность трансплантации (пересадки органов и тканей и их приживление).

Пересаженный участок называется трансплантатом. Организм, у которого берут ткань для пересадки, является донором, которому пересаживают — реципиентом. Успех трансплантации зависит от иммунологических реакций организма. Различают аутотрансплантацию, сингенную, аллотрасплантацию и ксенотрансплантацию.

Аутотрансплантация — пересадка тканей у одного и того же организма. При этом белки (антигены) трансплантата не отличаются от белков реципиента. Иммунологическая реакция не возникает.

Сингенная трансплантация проводится у однояйцовых близнецов, имеющих один генотип.

Аллотрансплантация пересадка тканей от одной особи к другой, относящихся к одному виду. Донор и реципиент отличаются по антигенам, поэтому у высших животных наблюдается длительное приживление.

Ксенотрансплантация — донор и реципиент относятся к разным видам. Этот вид трансплантации удается у некоторых беспозвоночных, но у высших животных такие трансплантанты рассыпаются.

При трансплантации большое значение имеет явление иммунологической талерантности(терпимости) к чужеродным клеткам вследствие реакции отторжения. Подавление иммунитета в случае пересадки тканей (иммунодепрессия) достигается: подавлением активности иммунной системы, облучением, введением антилимфотической сыворотки, гормонов коры надпочечников, химических препаратов — антидепрессантов (имуран). Основная задача подавить не просто иммунитет, а трансплантационный иммунитет.

Трансплантационный иммунитет определяется генетической конституцией донора и реципиента. Гены, ответственные за синтез антигенов, вызывающих реакцию на пересаженную ткань, называются генами тканевой несовместимости.

Клеточные механизмы гомеостаза направлены на восстановление клеток тканей, органов в случае нарушения их целостности. Совокупность процессов, направленных на восстановление разрушаемых биологических структур называется регенерацией. Такой процесс характерен для всех уровней: обновление белков, составных частей органелл клетки, целых органелл и самих клеток. Восстановление функций органов после травмы или разрыва нерва, заживление ран имеет значение для медицины с точки зрения овладения этими процессами.

Проявление регенерации классифицируется в зависимости от пролиферативной активности тканей на 3 группы:

1.    Ткани и органы, для которых характерны клеточная регенерация (кости, рыхлая соединительная ткань, кроветворная система, эндотелий, мезотелий, слизистые оболочки кишечного тракта, дыхательных путей и мочеполовой системы.

2.    Ткани и органы, для которых характерна клеточная и внутриклеточная регенерация (печень, почки, легкие, гладкие и скелетные мышцы, вегетативная нервная система, эндокринная, поджелудочная железа).

3.    Ткани, для которых характерна преимущественно внутриклеточная регенерация (миокард) или исключительно (клетки ганглии центральной нервной системы). Она охватывает процессы восстановления макромолекул и клеточных органелл путем сборки элементарных структур или путем их деления (митохондрии).

studfiles.net

31. Общее понятие о гомеостазе.

Гомеостаз (от греч. homoios — подобный, одинаковый и status — неподвижность) — это способность живых систем противостоять изменениям и сохранять постоянство состава и свойств биологических систем. Явление гомеостаза наблюдается на разных уровнях организации биологических систем. Общие закономерности гомеостаза. Способность сохранять гомеостаз — одно из важнейших свойств живой системы, находящейся в состоянии динамического равновесия с условиями внешней среды. Нормализация физиологических показателей осуществляется на основе свойства раздражимости. Способность к поддержанию гомеостаза неодинакова у различных видов. По мере усложнения организмов эта способность прогрессирует, делая их в большей степени независимыми от колебаний внешних условий. Особенно это проявляется у высших животных и человека, имеющих сложные нервные, эндокринные и иммунные механизмы регуляции. Влияние среды на организм человека в основном является не прямым, а опосредованным благодаря созданию им искусственной среды, успехам техники и цивилизации. В системных механизмах гомеостаза действует кибернетический принцип отрицательной обратной связи: при любом возмущающем воздействии происходит включение нервных и эндокринных механизмов, которые тесно взаимосвязаны. Генетический гомеостаз на молекулярно-генетическом, клеточном и организменном уровнях направлен на поддержание сбалансированной системы генов, содержащей всю биологическую информацию организма. Механизмы онтогенетического (организменного) гомеостаза закреплены в исторически сложившемся генотипе. На популяционновидовом уровне генетический гомеостаз — это способность популяции поддерживать относительную стабильность и целостность наследственного материала, которые обеспечиваются процессами редукционного деления и свободным скрещиванием особей, что способствует сохранению генетического равновесия частот аллелей. Физиологический гомеостаз связан с формированием и непрестанным поддержанием в клетке специфических физико-химических условий. Постоянство внутренней среды многоклеточных организмов поддерживается системами дыхания, кровообращения, пищеварения, выделения и регулируется нервной и эндокринной системами. Структурный гомеостаз основывается на механизмах регенерации, обеспечивающих морфологическое постоянство и целостность биологической системы на разных уровнях организации. Это выражается в восстановлении внутриклеточных и органных структур, путем деления и гипертрофии.

32.Регенерация как проявление структурного гомеостаза.

Регенерация – процесс восстановления организмом утраченных или поврежденных структур. Регенерация поддерживает строение и функции организма, его целостность. Различают физиологическую и репаративную регенерация. Восстановление органов, тканей, клеток и внутриклеточных структур после разрушения их в процессе жизнедеятельности называют физиологической. Восстановление структур после травмы или действия других повреждающих факторов называют репаративной регенерацией. При регенерации происходят такие процессы, как детерминация, дифференцировка, рост, интеграция и другие сходные с процессами, имеющее место при эмбриогенезе. Физиологическая регенерация представляет собой процесс обновления функционирующих структур организма. Благодаря физиологической регенерации поддерживается структурный гомеостаз и обеспечивается возможность постоянного выполнения организмом их функций, т.е. физиологическая регенерация является самообновлением. Репаративная регенерация наступает после повреждения тканей или органов. Механическая травма, ожоги, обморожения, голодание и т.д — это повреждающие факторы. Существует несколько разновидностей или способов репаративной регенерации. К ним относят эпиморфоз, морфаллаксис, заживление эпителиальных ран, регенерационную гипертрофию, компенсаторную гипертрофию. Эпиморфоз представляет собой наиболее очевидный способ регенерации, заключающийся в отрастании нового органа от ампутационной поверхности. Морфаллаксис – это регенерация путем перестройки регенерирующего участка. Регенерационная гипертрофия относится к внутренним органам. Это способ регенерации заключается в увеличении размеров остатка органа без восстановления исходной формы. Компенсаторная гипертрофия заключается в изменениях в одном из органов при нарушении в другом, относящемся к той же системе органов.

33.Трансплантация органов и тканей у человека. Трансплантацией называется пересадка или приживление органов и тканей. Пересаживаемый участок органа называется трансплантатном. Организм, от которого берут ткань для пересадки, является донором, организм, которому пересаживают трансплантат – реципиентом. Различают аутотрансплантацию, когда пересадка осуществляется на другую часть тела того же организма, аллотрансплантацию, когда производят пересадку от одной особи другой, принадлежащей одному и тому же виду, и ксенотрансплантацию, когда донор и реципиент относятся к разным видам. Успех трансплантации зависит от иммунологической реакции организма. Аутотрансплантации происходят более успешно, так как белки трансплантата не отличаются от белков реципиента. Иммунологическая реакция не возникает и возможно истинное приживление. При аллотрансплантациях донор и реципиент различаются по антигенам. У высших животных и у человека не наблюдается длительного приживления. Исключение составляют однояйцовые близнецы, генотип и белковый состав которого одинаковы. Ксенотрансплантация удается у некоторых беспозвоночных, но у высших животных трансплантаты от особей других видов рассасывается. В тех случаях, когда орган не может регенерировать, но необходим, остается один метод – заменить его таким же естественным или искусственным органом. При пластических операциях, проводимых с целью восстановления формы и функции того или иного органа, распространена пересадка кожи, хряща, мышц, сухожилий, кровеносных сосудов и т.д. Распространено переливание крови с соблюдением совместимости по группам АВ0 и резус-фактору. И все же пересаженные ткани в большинстве случаев лишь временно выполняют соотв функции организма. В дальнейшем они заменяются тканями организма, но их присутствие способствует восстановлению утраченных органов

studfiles.net

Лекция — Гомеостаз и его проявления на разных уровнях организации биосистем. Возрастные особенности гомеостаза

2. Учебные цели:

 

— Знать сущность гомеостаза, физиологические механизмы поддержания гомеостаза, основы регуляции гомеостаза.

— Изучить основные виды гомеостаза. Знать возрастные особенности гомеостаза

3. Вопросы для самоподготовки к освоению данной темы:

1) Определение понятия гомеостаз

2) Виды гомеостаза.

3) Генетический гомеостаз

4) Структурный гомеостаз

5) Гомеостаз внутренней среды организма

6) Иммунологический гомеостаз

7) Механизмы регуляции гомеостаза: нейрогуморальный и эндокринный.

8) Гормональная регуляция гомеостаза.

9) Органы, участвующие в регуляции гомеостаза

10) Общий принцип гомеостатических реакций

11) Видовая специфичность гомеостаза.

12) Возрастные особенности гомеостаза

13) Патологические процессы, сопровождающиеся нарушением гомеостаза.

14) Коррекция гомеостаза организма – главная задача врача.

__________________________________________________________________

 

4. Вид занятия: внеаудиторное

 

5. Продолжительность занятия – 3 часа.

 

6. Оснащение.Электронная презентация «Лекции по биологии», таблицы, муляжи

 

7. Содержания занятия:

Гомеостаз (гр. homoios — равный, stasis -состояние) — свойство организма поддерживать постоянство внутренней среды и основные черты присущей ему организации, несмотря на изменчивость параметров внешней среды и действие внутренних возмущающих факторов.

Гомеостаз каждого индивидуума специфичен и обусловлен его генотипом.

Организм — открытая динамичная система. Поток веществ и энергии, наблюдаемый в организме, обуславливает самообновление и самовоспроизведение на всех уровнях от молекулярного до организменного и популяционного.

В процессе обмена веществ с пищей, водой, при газообмене в организм из окружающей среды поступают разнообразные химические соединения, которые после превращений уподобляются химическому составу организма и входят в его морфологические структуры. Через определённый период усвоенные вещества разрушаются, освобождая энергию, а разрушенную молекулу заменяет новая, не нарушая целостности структурных компонентов организма.

Организмы находятся в условиях непрерывно меняющейся среды, несмотря на это, основные физиологические показатели продолжают осуществляться в определённых параметрах и организм поддерживает устойчивое состояние здоровья в течение длительного времени, благодаря процессам саморегуляции.

Таким образом, понятие гомеостаза не связано со стабильностью процессов. В ответ на действие внутренних и внешних факторов происходит некоторое изменение физиологических показателей, а включение регуляторных систем обеспечивает поддержание относительного постоянства внутренней среды. Регуляторные гомеостатические механизмы функционируют на клеточном, органном, организменном и надорганизменном уровнях.

В эволюционном плане гомеостаз — это наследственно закреплённые адаптации организма к обычным условиям окружающей среды.

Различают следующие основные виды гомеостаза:

1) генетический

2) структурный

3) гомеостаз жидкой части внутренней среды (кровь, лимфа, межтканевая жидкость)

4) иммунологический.

Генетический гомеостаз — сохранение генетической стабильности благодаря прочности физико-химических связей ДНК и её способности к восстановлению после повреждения (репарация ДНК). Самовоспроизведение — фундаментальное свойство живого, оно основано на процессе редупликации ДНК. Сам механизм этого процесса, при котором новая нить ДНК строится строго комплементарно около каждой из составляющих молекул двух старых нитей, является оптимальным для точной передачи информации. Точность этого процесса высока, но всё же могут происходить ошибки при редупликации. Нарушение структуры молекул ДНК может происходить и в её первичных цепях вне связи с редупликацией под воздействием мутагенных факторов. В большинстве случаев происходит восстановление генома клетки, исправление повреждения, благодаря репарации. При повреждении механизмов репарации происходит нарушение генетического гомеостаза как на клеточном, так и на организменном уровнях.

Важным механизмом сохранения генетического гомеостаза является диплоидное состояние соматических клеток у эукариот. Диплоидные клетки отличаются большей стабильностью функционирования, т.к. наличие у них двух генетических программ повышает надёжность генотипа. Стабилизация сложной системы генотипа обеспечивается явлениями полимерии и другими видами взаимодействия генов. Большую роль в процессе гомеостаза играют регуляторные гены, контролирующие активность оперонов.

Структурный гомеостаз — это постоянство морфологической организации на всех уровнях биологических систем. Целесообразно выделить гомеостаз клетки, ткани, органа, систем организма. Гомеостаз нижележащих структур обеспечивает морфологическое постоянство вышестоящих структур и является основой их жизнедеятельности.

Клетке, как сложной биологической системе, присуща саморегуляция. Установление гомеостаза клеточной среды обеспечивается мембранными системами, с которыми связаны биоэнергетические процессы и регулирование транспорта веществ в клетку и из неё. В клетке непрерывно идут процессы изменения и восстановления органоидов, разрушаются и восстанавливаются и сами клетки. Восстановление внутриклеточных структур, клеток, тканей, органов в процессе жизнедеятельности организма происходит благодаря физиологической регенерации. Восстановление структур после повреждения — репаративной регенерации.

Гомеостаз жидкой части внутренней среды — постоянство состава крови, лимфы, тканевой жидкости, осмотического давления, общей концентрации электролитов и концентрации отдельных ионов, содержания в крови питательных веществ и т.д. Эти показатели даже при значительных изменениях условий внешней среды удерживаются на определённом уровне, благодаря сложным механизмам.

К примеру, одним из важнейших физико-химических параметров внутренней среды организма является кислотно-щелочное равновесие. Соотношение водородных и гидроксильных ионов во внутренней среде зависит от содержания в жидкостях организма (кровь, лимфа, тканевая жидкость) кислот — донаторов протонов и буферных оснований — акцепторов протонов. Обычно активную реакцию среды оценивают по иону H+. Величина pH (концентрация водородных ионов в крови) является одним из стабильных физиологических показателей и колеблется у человека в узких пределах — от 7,32 до 7,45. От соотношения водородных и гидроксильных ионов в значительной мере зависят активность ряда ферментов, проницаемость мембран, процессы синтеза белка и т.д.

В организме имеются различные механизмы, обеспечивающие поддержание кислотно-щелочного равновесия. Во-первых, это буферные системы крови и тканей (карбонатный, фосфатные буферы, тканевые белки). Буферными свойствами обладает и гемоглобин, он связывает углекислоту и препятствует её накоплению в крови. Сохранению нормальной концентрации водородных ионов способствует и деятельность почек, поскольку значительное количество метаболитов, имеющих кислую реакцию, выводится с мочой. Если перечисленные механизмы оказываются недостаточными, концентрация углекислоты в крови увеличивается, происходит некоторый сдвиг pH в кислую сторону. В таком случае возбуждается дыхательный центр, усиливается легочная вентиляция, что приводит к понижению содержания углекислоты и нормализации концентрации водородных ионов.

Чувствительность тканей к изменениям внутренней среды различна. Так сдвиг pH на 0,1 в ту или другую сторону от нормы приводит к значительным нарушениям деятельности сердца, а отклонение на 0,3 является опасным для жизни. Нервная система особенно чувствительна к снижению содержания кислорода. Для млекопитающих опасно колебание концентрации ионов кальция, превышающее 30% и т.д.

Иммунологический гомеостаз — поддержание постоянства внутренней среды организма путём сохранения антигенной индивидуальности особи. Под иммунитетом понимают способ защиты организма от живых тел и веществ, несущих на себе признаки генетически чужеродной информации (Петров, 1968).

Чужеродную генетическую информацию несут бактерии, вирусы, простейшие, гельминты, белки, клетки, включая изменённые клетки самого организма. Все перечисленные факторы являются антигенами. Антигены — это вещества, которые при введении в организм способны вызвать образование антител или другую форму иммунного реагирования. Антигены очень разнообразны, чаще ими являются белки, но это бывают и крупные молекулы липополисахаридов, нуклеиновых кислот. Неорганические соединения (соли, кислоты), простые органические соединения (углеводы, аминокислоты) не могут быть антигенами, т.к. не имеют специфичности. Австралийский учёный Ф.Бернет (1961) сформулировал положение, что основное значение иммунной системы состоит в распознавании «своего» и «чужого», т.е. в сохранении постоянства внутренней среды — гомеостаза.

Иммунная система имеет центральное (красный костный мозг, вилочковая железа — тимус) и периферическое (селезёнка, лимфоузлы) звено. Защитная реакция осуществляется лимфоцитами, образующимися в указанных органах. Лимфоциты типа В при встрече с чужеродными антигенами дифференцируются в плазматические клетки, которые выделяют в кровь специфические белки — иммуноглобулины (антитела). Эти антитела, соединяясь с антигеном, обезвреживают их. Такая реакция получила название гуморального иммунитета.

Лимфоциты типа Т обеспечивают клеточный иммунитет, уничтожая чужеродные клетки, например, отторжение трансплантата, и подвергшиеся мутации клетки собственного организма. По расчётам, приведённым Ф.Бернетом (1971), в каждой генетической смене делящихся клеток человека в течение одних суток накапливается около 10 -6 спонтанных мутаций, т.е. на клеточном и молекулярном уровнях непрерывно происходят процессы, нарушающие гомеостаз. Т-лимфоциты опознают и уничтожают мутантные клетки собственного организма, таким образом обеспечивается функция иммунного надзора.

Иммунная система осуществляет контроль за генетическим постоянством организма. Эта система, состоящая из анатомически разобщённых органов, представляет функциональное единство. Свойство иммунной защиты достигло высшего развития у птиц и млекопитающих.

Регуляция гомеостаза осуществляется следующими органами и системами (рис. 91):

1) центральной нервной системой;

2) нейроэндокринной системой, включающей в свой состав гипоталамус, гипофиз, периферические эндокринные железы;

3) диффузной эндокринной системой (ДЭС), представленной эндокринными клетками, расположенными практически во всех тканях и органах (сердце, лёгкое, ЖКТ, почки, печень, кожа и др.). Основная масса клеток ДЭС (75%) сосредоточена в эпителии пищеварительной системы.

 

В настоящее время известно, что ряд гормонов одновременно присутствует в центральных нервных структурах и эндокринных клетках ЖКТ. Так гормоны энкефалины и эндорфины обнаружены в нервных клетках и эндокринных клетках поджелудочной железы и желудка. Холицистокинин выявлен в головном мозге и в 12-перстной кишке. Такие факты дали основание для создания гипотезы о наличии в организме единой системы клеток химической информации. Особенность нервной регуляции состоит в быстроте наступления ответной реакции, причём эффект её проявляется непосредственно в том месте, куда поступает по соответствующему нерву сигнал; реакция кратковременна.

В эндокринной системе регуляторные влияния связаны с действием гормонов, разносимых с кровью по всему организму; эффект действия длительный и не имеет локального характера.

Объединение нервных и эндокринных механизмов регуляции происходит в гипоталамусе. Общая нейроэндокринная система позволяет осуществлять сложные гомеостатические реакции, связанные с регуляцией висцеральных функций организма.

Гипоталамус обладает и железистыми функциями, продуцируя нейрогормоны. Нейрогормоны, попадая с кровью в переднюю долю гипофиза, регулируют выделение тропных гормонов гипофиза. Тропные гормоны регулируют непосредственно работу эндокринных желёз. Например, тиреотропный гормон гипофиза возбуждает работу щитовидной железы, повышая уровень тиреоидного гормона в крови. Когда концентрация гормона возрастёт выше нормы для данного организма, тиреотропная функция гипофиза угнетается и деятельность щитовидной железы ослабляется. Таким образом, для сохранения гомеостаза необходимо уравновешивание функциональной активности железы с концентрацией гормона, находящегося в циркулирующей крови.

На этом примере проявляется общий принцип гомеостатических реакций: отклонение от исходного уровня — сигнал — включение регуляторных механизмов по принципу обратной связи — коррекция изменения (нормализация).

Некоторые эндокринные железы не испытывают прямой зависимости от гипофиза. Это островки поджелудочной железы, продуцирующие инсулин и глюкагон, мозговая часть надпочечников, эпифиз, тимус, околощитовидные железы.

Особое положение в эндокринной системе занимает тимус. В ней вырабатываются гормоноподобные вещества, которые стимулируют образование Т-лимфоцитов, и устанавливается взаимосвязь между иммунными и эндокринными механизмами.

Способность сохранять гомеостаз — одно из важнейших свойств живой системы, находящейся в состоянии динамического равновесия с условиями внешней среды. Способность к поддержанию гомеостаза неодинакова у различных видов, она высока у высших животных и человека, имеющих сложные нервные, эндокринные и иммунные механизмы регуляции.

В онтогенезе каждый возрастной период характеризуется особенностями обмена веществ, энергии и механизмами гомеостаза. В детском организме преобладают процессы ассимиляции над диссимиляцией, чем обусловлен рост, увеличение массы тела, механизмы гомеостаза ещё недостаточно созрели, что накладывает отпечаток на протекание как физиологических, так и патологических процессов.

С возрастом происходит совершенствование обменных процессов, механизмов регуляции. В зрелом возрасте процессы ассимиляции и диссимиляции, система нормализации гомеостаза обеспечивают компенсацию. При старении снижается интенсивность обменных процессов, ослабляется надёжность механизмов регуляции, происходит угасание функции ряда органов, одновременно развиваются новые специфические механизмы, поддерживающие сохранение относительного гомеостаза. Это выражается, в частности, в увеличении чувствительности тканей к действию гормонов наряду с ослаблением нервных воздействий. В этот период ослаблены адаптационные особенности, поэтому повышение нагрузки и стрессовые состояния легко могут нарушить гомеостатические механизмы и нередко становятся причиной патологических состояний.

Знание этих закономерностей необходимо для будущего врача, так как болезнь является следствием нарушения механизмов и путей восстановления гомеостаза у человека.

ronl.org