Основные принципы функциональной организации: гомеостаз, реактивность, надежность, адаптация

 

Исторические основы учения о гомеостазе.

 

 

По мнению основоположника учения о гомеостазе Бернара все проявления жизни обусловлены конфликтом между предсуществующими силами организма (конституция) и влияниями внешней среды, что проявляется  двумя феноменами: синтезом и распадом. Установившиеся определенные взаимоотношения среды и организма при известных условиях могут наследоваться.  Жизнь – это память.

 

Она может быть в 3 формах:

1.      латентная

2.      осциллирующая (от внешних условий)

3.      постоянная (возможна у животных)

Наиболее тесны и очевидны взаимоотношения внутренней и внешней среды. Все жизненные процессы имеют одну цель – поддержание постоянства условий жизни в нашей внутренней среде – необходимый элемент любой свободной  и независимой жизни. Болезнь – стесненная в своей свободе жизнь (Маркс). Профессор высшей гарвардской медицинской школы У. Деннон дает в 1939 году научное определение понятия гомеостаз и вводит этот термин. В сложно устроенном организме включается интегрированная кооперация ряда систем и органов. Когда создаются условия, угрожающие составу крови и других констант, координация физиологических процессов усложняется – это и есть гомеостаз.  Стазис – это не только устойчивое стабильное состояние, но и условия, ведущие к ним. Гомео – сходство, подобие явлений. Это пример диалектического единства – постоянства и изменчивости.

Гомеостаз – относительно динамическое постоянство внутренней среды организма и некоторых физиологических функций. Он обеспечивается сложной системой координированных (соподчиненных, адаптивных) механизмов, направленных на устранение или ограничение факторов, действующих из внешней или внутренней среды. Благодаря этим механизмам сохраняется постоянство физико – химических  и биологических свойств внутренней среды, несмотря на изменения  внутри и вне организма. Колебание происходят в очень узких пределах, обусловленные условиями внешней среды и не одинакова  у разных особей. Становление гомеостатических механизмов:

1.        в эволюционном аспекте выявляется у простейших водных организмов, чем сложнее животное, тем сложнее механизмы сохранения постоянства внутренней среды

2.        в процессе индивидуального развития эти процессы отсутствуют у эмбриона; они развиваются в постнатальном периоде и угасают к старости

Из многочисленных проявлений гомеостаза следует выделить постоянство ряда физиологических функций (АД, терморегуляция, pH крови). Среда крови  сохраняется, несмотря на непрерывное поступление из тканей кислот, за счет буферных систем, изменения дыхания, выделения, скорости кровотока и метаболизма в целом.

 

Реактивность.

 

Свойство биосистемы отвечать изменением жизнедеятельности на воздействия окружающей среды – реактивность, раздражимость. Она характеризует жизнедеятельность организма как единой биологической системы в условиях конкретной среды. Основой реактивности является биологическая или видовая реактивность – изменения жизнедеятельности на адекватные раздражители среды. Внутри нее выделяют более мелкие части: типы ВНД, группы крови, резус – фактор, конституции людей. Индивидуальная реактивность зависит от наследственности, конституции, пола, возраста и характера воздействия среды. Иммунитет и аллергия также определяются физиологической и индивидуальной реактивностью.

 Реактивность изменяется и зависит от ВНД и низших отделов ЦНС. Изменение гомеостатических систем осуществляется за счет ВНС. Большое влияние оказывают железы внутренней секреции. 

Начиная с периода внутриутробной жизни плода в течение всей постнатальной жизни реактивность изменяется. Общее направление реактивности направлено на совершенствование защитных сил против инфекций, интоксикаций и др. у ребенка тоническое проявление центра вагуса проявляется к концу первого года – постепенное развитие системных реакций.

 Недостаточность активных средств реагирования у маленьких детей в некоторой степени компенсируется наличием первичной рефрактерности к недостатку О2, воздействия некоторых инфекций. С другой стороны рефрактерность способствует генерализации – сепсис новорожденных.  Процесс становления рефрактерности  продолжается в периоды всего созревания, причем, в периоды полового созревания и беременности реактивность существенно изменяется. В старческом возрасте рефрактерность снижается вместе с ослаблением анализаторных  систем, эндокринной регуляции, барьерных функций, функций соединительной ткани. Наиболее тонкое приспособление к окружающей среде обеспечивается нервной системой, основным принципом работы которой является рефлекс.

 

Адаптация, надежность.

Жизнедеятельность организма в адекватных  условиях оценивается как состояние здоровья – полное физическое, психическое и социальное благополучие, а не только отсутствие физических дефектов или болезней. В неадекватных условиях для сохранения гомеостаза требуется включение дополнительных механизмов, такая жизнедеятельность может быть обозначена как адаптация. Недостаточность механизмов адаптации означает снижение надежности организма как целостной системы, т. е. жизнедеятельность вступает в 3 свое качество – болезнь. Адаптация – процесс поддержания функционального состояния систем организма для сохранения гомеостаза, работоспособности и  максимальной продолжительности жизни в неадекватных условиях среды. Надежность – уровень устойчивости биосистемы при сохранении жизнедеятельности в различных условиях. 


 

 

Иммунологическая реактивность. Историческая справка.

 

Иммунитет – способ защиты внутреннего постоянства организма от живых тел и веществ, несущих на себе признаки генетически чужеродной информации. Главная задача иммунитета – распознание своего и чужого, отличие я от не я. До недавнего прошлого различали иммунитет клеточный (Мечников) и гуморальный (Пауль Эрлих). Согласно теории Мечникова солдатами иммунитета являются фагоциты – свободные и фиксированные плазматические клетки). По Эрлиху гуморальный иммунитет связан с выработкой специфических антител, которые находятся в жидкостях организма. Специфичность антител связана с особенностями белков – антигенов. Молекулы антител –гамма – глобулины, которые составляют существенную часть белков крови (1 л крови содержит 10 гр антител). Устройство  молекулы антитела описали в 1959году Портер и Эдельман. Однако, главными клетками иммунной системы являются лимфоциты. Иммунная система организма имеет 2 главных органа:

·          тимус – обеспечивает клеточный тип иммунного ответа и вырабатывает Т – лимфоциты

·          В – лимфоциты – В – зависимые зоны

Эти два вида клеток работают совместно, их вместе встречают во всех лимфоидных органах. Антигены – бактерии, вирусы, измененные белки самого организма. Т и В – лимфоциты вступают с ними во взаимодействие при проникновении в организм. Все заканчивается превращением В – лимфоцитов в плазматические клетки, вырабатывающие антитела. Для полноценного начала борьбы необходима 3 клетка – фагоцит.

 

Молекулы антигенов невелики и несут на себе специфические группировки атомов – гаптенные группы – сидят на белковой молекуле как на каркасе. Против них и нацелены активные центры антител. Т – лимфоциты способны соединяться  с каркасом. Гаптенные части как бы торчат, макрофаги присоединяются к ним и как бы способствуют соединению гаптенной части антигена с рецептором В – лимфоцита. Клеточный ответ осуществляется Т – лимфоцитами.

 

 

С ними связаны проблемы:

·          Совместимость групп крови

·          Резус – совместимость

·          Трансплантация

·          Раковые заболевания

·          Аллергии

Для иммунной системы особенно опасно ионизирующее излучение (взрыв над Хиросимой и Нагасаки) – комплекс патологических процессов – лучевая болезнь. Это гибель клеток кроветворной и лимфоидной ткани. Гибель лимфоцитов сопровождается глубокими изменениями в ядрах этих клеток, приводящими к распаду ДНК. Это происходит не сразу после облучения, а после активизации нуклеаз ДНК. Аналогичны изменения иммунитета при СПИДе. По современным представлениям, иммунная система распознает чужие клетки и белки, потому, что содержит лимфоидные клоны – семьи – разновидности лимфоидных клеток с их потомством в общей популяции лимфоцитов против любых чужеродных пришельцев. Клоны появляются в результате мутаций и селекции. Фактором отбора в селекции являются антигены.

 

Регуляция и координация функции организма

(рефлекторные механизмы интеграции).

 

Основная роль ЦНС – обеспечение целостной деятельности в различных условиях существования. Это достигается за счет интеграции (объединения) отдельных рефлексов в единое целое. Морфологической основой взаимодействия является 2 особенности нервной системы:

·        Наличие вставочных нейронов

·        Превышение числа сенсорных вводов и чувствительных нейронов над числом двигательных нейронов и выходов

Взаимодействие между рефлексами может осуществляться двояко:

1.     рефлексы могут усиливать друг друга

2.     одни могут тормозить другие (глотание и дыхание)

Причинами этих взаимодействий являются:

·          механизмы конвергенции, иррадиации, реципрокности возбуждения и торможения и общий конечный путь (Ч. Щеррингтон)

·          доминанта (А.А. Ухтомский)

·          безусловные и условные рефлексы (И.П.павлов)

·          функциональные системы (П.К.Анохин)

·          центроэнцефалическая система (У.Пенфилд) – это высший уровень интеграции функций в виде симметричных связей с корой каждого полушария, которая способна контролировать и интегрировать чувствительную, двигательную и психическую деятельность головного мозга.

Конвергенция – на одних и тех же вставочных нейронах сходятся импульсы возбуждения от разных рецепторных полей (суммация, окклюзия).

Рецепрокные отношения рефлексов обнаружены Сеченовым и Пашутиным при раздражении нервных стволов противоположной стороны тела. Взаимодействия возбуждения и торможения обнаруживаются на всех уровнях. Спинальный уровень – взаимодействие двигательных актов при ходьбе. В основе лежит индукция.

Общий конечный путь – вытекает из первых двух. В результате конвергенции происходит пространственная суммация импульсов и окклюзия – схождение афферентных импульсов на одном мотонейроне – тип воронки.

Доминанта – временно господствующий рефлекс. Он трансформируется и направляется для данного времени при прочих равных условиях.

Господствующий очаг возбуждения тормозит другие центры. Доминирующий очаг отличается повышенной возбудимостью, способностью к самовозобновлению.

Раздражимость – свойство живой материи отвечать на воздействие внешних раздражителей перестройкой протоплазматических компонентов своей организации.

Специализированная раздражимость – появление сложных аппаратов для передачи от внешних событий в ЦНС. Это позволяет наиболее полно приспособиться к условиям внешней среды. Она идет по пути химической чувствительности (организмы вначале жили в водных растворах). Сколько существует химических раздражителей, столько и химических ответов. 

Опережающее отражение действительности – свойство высоко организовано и присуще высшим животным и человеку. Допустим, что во внешнем мире развиваются события А, Б, В, Г. Они развертываются во времени последовательно. Организм на них дает соответствующие химические реакции а, б, в, г. Если первые события ритмически многократно повторяются, то в процессе эволюции происходит более быстрая реакция и происходит опережение самих событий. В итоге фиксируется пережитый опыт. Он фиксируется в виде кода в ДНК и РНК и передается как видовой признак. Итак, свойства живой материи – раздражимость, специфическая раздражимость, опережающее отражение действительности и фиксация опыта в ДНК и РНК.

Переходным принципом является принцип саморегуляции. Это направленное организованное взаимодействие на получение полезного приспособительного эффекта. Организм – система, которая сама себя регулирует и наилучшим выражением свойств саморегуляции является «золотое правило саморегуляции». Любое отклонение полезного приспособительного эффекта является стимулом для возвращения этого полезного эффекта (Ванька – встань - ка). Описание механизма саморегуляции – это функциональная система. Полезный результат – системообразующий фактор. Он реорганизует систему. Если результат недостаточен, он осуществляет свое влияние на систему через обратную афферентацию, т. о. система все время себя поддерживает, благодаря сигналам от результата. По Анохину, организм – саморегулирующаяся система – главный постулат.

 

Рефлекс и функциональная система.

Рефлекторная теория основана на  принципах:

1.        детерминизм

2.        анализ

3.        синтез

4.        структурность

Принцип детерминизма – причинности – господствующая роль раздражителя (стимула): любое действие осуществляется на определенный раздражитель. Функциональная система имеет ряд отличий в оценке рефлекторного акта:

1.        афферентный синтез – распознание раздражителей, начинается с чувствительной части рефлекторного кольца

2.        принятие решения – раздражений много, а ответная реакция должна быть одна

3.        аппарат предсказания всех важных параметров будущего результата; когда процесс пошел на получение результата, то качество этого результата уже заложено в виде циркуляции (возбуждение бегает между клетками, которые только и ожидают, когда к ним придет сигнал о том, что результат получен

4.        интеграция возбуждения на двигательном направлении

5.        результат действия – центральный пусковой узел – поведенческий акт

6.        обратная афферентация – несет информацию о результате к аппарату предсказания, где происходит сличение

Об общем  конечном результате писал Шеррингтон (1920), понятие рефлекторного кольца введено Н.А. Бернштейном (1934).


Лекция добавлена 08.08.2012 в 16:20:48