Григорий Кассиль - Внутренняя среда организма
Все эти закономерности, в которых на первый взгляд трудно разобраться, имеют важное принципиальное значение. Функциональное состояние, сопротивляемость (резистентность), активность, проницаемость, деятельность гистогематических барьеров — отнюдь не синонимы. Каждое определение имеет свой внутренний смысл и характеризует отдельные грани многоплановой проблемы барьерной функции организма.
Большая пластичность гистогематических барьеров, их лабильность к постоянно меняющимся условиям внешней и внутренней среды играют важную роль в жизнедеятельности организма. Барьерная функция меняется в зависимости от возраста, пола, нервных, гуморальных и гормональных взаимоотношений в организме, тонуса и реактивности вегетативной нервной системы, многочисленных внешних и внутренних воздействий. Состав крови, хоть и в узких пределах, но все же меняется. Обмен в клетках и органах усиливается и ослабевает, содержание биологически активных веществ и солей по обе стороны различных барьеров нарастает и снижается, в кровь поступают иногда чужеродные вещества. И барьеры неизбежно перестраивают свои свойства, приспособляясь к потребностям клеток, органов, физиологических систем, целостного организма.
Точно так же, как не существует абсолютного неколеблющегося постоянства внутренней среды, не существует и абсолютно непроницаемых к тому или другому веществу барьеров. Каждое вещество, свойственное организму или чужеродное, в том или другом (иногда совершенно незначительном) количестве проникает в орган. Иногда это микрограммы и даже нанограммы, иногда миллиграммы. Величины эти меняются в зависимости от потребностей клеток и состояния организма.
Гистогематические барьеры, охраняя постоянство тканевой жидкости, задерживают одни метаболиты, пропускают другие и способствуют наиболее быстрому удалению третьих. Конечно, они не являются автономными и изолированными образованиями в организме. Чутко и быстро отзываясь на изменения состава омывающей их снаружи (кровь) и изнутри (тканевая жидкость) среды, на импульсы, посылаемые центральной и периферической нервной системой, они меняют, в зависимости от условий, свою проницаемость, повышают и понижают ее, регулируя состав и свойства непосредственной среды органов и тканей.
Любое резкое колебание в составе и свойствах тканевой жидкости ведет к изменению состояния и деятельности омываемых ею клеток, к расстройству бесперебойной и координированной работы органов. Нарушение резистентности по отношению к различным чужеродным веществам и продуктам нарушенного метаболизма, циркулирующим в крови, может привести к возникновению патологического процесса в отдельных органах, а затем во всем организме. Нечувствительность, или иммунитет, так же как и сродство или способность органа захватывать определенные химические вещества, бактерии, токсины, зависит в той или иной мере от функционального состояния соответствующего гистогематического барьера, поскольку обязательной предпосылкой непосредственного воздействия на клеточные элементы является проникновение болезнетворного начала в микросреду органа.
Снижение сопротивляемости гистогематического барьера органа делает его более восприимчивым, а повышение ее — менее чувствительным к химическим соединениям, образовавшимся в процессе метаболизма или введенным в организм с экспериментальной или лечебной целью.
И, наконец, из каких же анатомических элементов формируются барьерные механизмы? Можно ли вообще говорить о структуре гистогематических барьеров, если это понятие в первую очередь физиологическое, функциональное? Вот, что пишет о структуре барьеров Л. С. Штерн[23]: «... циркулирующий в крови краситель выходит из кровяного русла через стенки капилляров. Постепенно окрашиваются отдельные слои стенок, а затем появляется краска вокруг сосуда, окружая его в виде рукава, который постепенно расширяется. Капилляры в разных органах имеют свои особенности... Морфологическим субстратом того аппарата, который мы назвали гистогематическим барьером, являются в первую очередь стенки капилляров. Активность и функциональные особенности барьера определяются главным образом структурой стенок капилляров».
В настоящее время можно считать доказанным, что эндотелий капилляров в разных органах обладает характерными морфологическими особенностями. По форме ядра, строению его оболочки, структуре и количеству хроматина эндотелиальные клетки капилляров различных органов значительно отличаются друг от друга. Складывающиеся в онтогенезе чрезвычайно изменчивые особенности эндотелиальных клеток, возможно, и являются морфологической основой избирательной проницаемости гистогематических барьеров. Переход веществ из крови в окружающую среду происходит через мельчайшие поры между эндотелиальными клетками и сквозь некоторые истонченные участки самих клеток, названных «окошками» или «фенестрами». Под эндотелиальными клетками, выстилающими просвет сосудов, располагается базальная мембрана, в составе которой обнаруживаются особые клетки не совсем ясного назначения — перициты. Между эндотелиальными клетками и вокруг них лежит основное аморфное вещество, которому многие исследователи придают важное значение в осуществлении барьерных функций.
Для проницаемости гистогематических барьеров важное значение имеет особый надмембранный гликопротеидный слой, получивший название гликокаликса. Это совокупность нитчатых и гранулярных элементов, образующих своеобразную сеть, выполняющую разнообразные физиологические функции.
Нет необходимости описывать особенности строения капилляров. Структура и проницаемость капиллярной стенки далеко неодинакова в разных тканях и органах. Одно только необходимо подчеркнуть. Стенка капилляра отнюдь не полупроницаемая мембрана, через которую все вещества просачиваются в «забарьерную» зону. Переход их — сложный активный физиологический процесс. И не только физиологический, но и физико-, и биохимический. В нем принимают участие и морфологические образования — поры, фенестры, пиноциты — мельчайшие пузырьки в эндотелиальных клетках, открывающиеся либо в просвет сосуда, либо в сторону базальной мембраны, биохимические соединения, обнаруженные в основном аморфном веществе, — мукополисахариды, особенно гиалуроновая кислота, липиды, белки, перициты и подвижные клеточные элементы — лейкоциты, макрофаги.
Вплотную к капилляру прилежит слой соединительной ткани. А. А. Богомолец придавал ему особое значение в осуществлении барьерных функций. Он считал, что эта ткань представляет депо, в котором откладываются и задерживаются чуждые и вредные для организма вещества и бактерии. Она защищает органы и ткани от отравления, инфекции, разрушения. Путь из капилляров к клеткам органов лежит через соединительную ткань и она, в свою очередь, стоит на страже постоянства внутренней среды.
Но природа изобретательна и осторожна. Как правило, она предпочитает двойное, тройное надежное охранение. Вот почему организм строит последние препятствия — оболочки клеток и внутриклеточные барьеры. В том случае, когда вредное или ненужное для нормальной жизнедеятельности вещество даже находится в тканевой жидкости, оно нередко не может проникать в клетку и в самой клетке задерживается внутриклеточными защитными механизмами, ограждающими особо важные ее структурные образования. «Для того, чтобы клетки могли существовать как автономные единицы,— пишут английские авторы Е. Свенсон и В. Уэбстер[24], — и выполнять присущие им функции, совершенно необходимо, чтобы обмен различными веществами между клеткой и внешней средой каким-то образом регулировался. Различия в химическом составе между содержанием клетки и внешней средой выражают определенную степень упорядоченности». Эта упорядоченность может поддерживаться только при наличии барьера, препятствующего свободному перемещению веществ из среды в клетку и из клетки в среду. Роль такого барьера выполняет плазматическая мембрана. Но электронный микроскоп выявляет чрезвычайно тонкую систему высокоструктурированных мембран в самой клетке, образующих внутриклеточные барьеры. Клеточные и внутриклеточные барьеры существенно различны в разных клетках и органах. И именно эти различия лежат в основе широкого диапазона физиологической их активности.
Проницаемость гистогематических барьеров повышается и снижается при действии различных физических и химических факторов на организм, при некоторых физиологических и патологических состояниях (смена сна и бодрствования, голодание, утомление, беременность, послеродовой период, состояния стресса, тревоги, шок, переохлаждение, перегревание, лихорадка, различные инфекционные заболевания, действие ионизирующей радиации и т. д.).
