Григорий Кассиль - Внутренняя среда организма
Этот поиск приводит к адаптации, т. е. к поддержанию переменных показателей организма в физиологических границах, несмотря на изменение обычных условий существования.
Так, например, устойчивый уровень кровяного давления сохраняется благодаря координированному взаимодействию многоконтурных физиологических и биохимических систем организма, осуществляющих процессы, конечной целью которых является гомеостаз. Возникшее в силу тех или иных причин повышение артериального давления (гипертензия) автоматически вызывает процесс возбуждения в барорецепторах сосудистых стенок, регистрирующих изменение давления жидкости. Особенно многочисленны они в области некоторых сосудистых рецепторных зон, например, сонной артерии, где этот мощный сосудистый ствол, несущий ток крови в мозг, отдает боковую ветвь к мягким тканям головы. Здесь расположена богатая чувствительными воспринимающими приборами зона — каротидный синус.
Повышение кровяного давления, возникшее под влиянием тех или других причин, — первый сигнал неблагополучия. Число импульсов, поступающих от барорецепторов в продолговатый мозг, начинает быстро нарастать. В нервных клетках сосудодвигательных центров происходит отбор, подсчет и оценка поступающей информации. И тотчас же на основании обратной связи приходят новые импульсы, замедляющие сердечную деятельность, расслабляющие гладкую мускулатуру стенок мелких артерии. Гомеостатические (уравновешивающие) механизмы вступают в действие, артериальное давление начинает снижаться.
С помощью этого довольно простого в начальных стадиях рефлекторного механизма компенсируется или нейтрализуется возникшее повышение кровяного давления.
Примерно те же явления, но лишь с противоположным знаком, возникают в тех случаях, когда кровяное давление почему-либо стало снижаться.
Таким образом в основе регуляции кровяного давления лежит отрицательная обратная связь. При стойких его изменениях, например, при начинающейся гипертонической болезни, в действие вступают более сложные защитные и приспособительные механизмы (нервные и гуморальные), которые могут не только совершенствоваться, но и численно увеличиваться по мере усиления и осложнения болезни. Безошибочный (до поры, до времени!) принцип саморегулирования обеспечивает устойчивость физиологического состояния.
К наиболее совершенным гомеостатическим механизмам в организме высших животных и человека относятся процессы терморегуляции. У теплокровных животных постоянство температуры тела настолько велико, что в норме ее отклонение не превышает нескольких десятых градуса при самых резких колебаниях тепла и холода во внешней среде.
Хорошо известно, что химические процессы, совершающиеся в организме, протекают при устойчивом температурном оптимуме. Незначительные колебания тепла отражаются на нашем самочувствии, работоспособности, выносливости. Несколько долей градусов за красной чертой медицинского термометра заставляют нас вызывать врача, ложиться в постель, посылать в аптеку за жаропонижающим. Ведь, согласно правилу Вант—Гоффа, при повышении температуры на 10° скорость химических реакций в неорганических соединениях увеличивается примерно в 2—3 раза. Вот почему сколько-нибудь выраженные колебания температуры в организме теплокровных животных могут привести к нарушению гомеостаза, возникновению разнообразных расстройств жизнедеятельности, иногда даже к гибели живой системы.
Совершенно удивительным постоянством отличаются состав и физико-химические свойства крови. Осмотическое давление крови, pH, количество и соотношение жизненно важных электролитов (натрия, хлора, кальция, калия, магния, фосфора) меняются в столь узких границах, что практически их величины можно считать стабильными.
Установлено, что живая клетка, изолированная или составляющая часть сложного многоклеточного организма, представляет подвижную, саморегулирующуюся систему. Она не находится в абсолютном равновесии со своим окружением. Ее внутренняя организация поддерживается активными процессами, направленными на ограничение, предупреждение или устранение сдвигов, вызванных различными воздействиями из внешней и внутренней среды. Способность возвращаться к исходному состоянию после отклонения от некоторой средней величины, вызванного тем или иным физическим, химическим, физиологическим фактором,— особое преимущество живой клетки. В известной мере это относится и ко всему организму, который состоит из огромного числа строго дифференцированных клеток. В процессе своей жизнедеятельности он поддерживает и восстанавливает их структуру и функции на молекулярном, микро- и макроскопическом уровнях вопреки всем нарушающим извне и изнутри влияниям.
Для автоматического поддержания гомеостаза, считал Кеннон, необходимо: а) существование безупречно действующей сигнализации, информирующей центральные и периферические регуляторные приборы о любых изменениях, угрожающих гомеостазу, б) наличие корригирующих устройств, своевременно вступающих в действие и задерживающих наступление этих изменений.
Гомеостаз обеспечивается не только выравниванием уже возникших изменений, но и надежной, слаженной, четко организованной на самых различных уровнях системой физиологических и биохимических мер защиты, направленных на их предупреждение или устранение.
Гомеостатические механизмы самого различного характера и действия (нервные, гуморальные, гормональные, барьерные), контролирующие и осуществляющие постоянство внутренней среды, могут вступать в действие на разных уровнях. Приближенно они были сформулированы на одном из симпозиумов, посвященных проблеме гомеостаза.
Схематически регуляция и саморегуляция охватывают следующие биологические уровни:
1) субмолекулярный (доступный изучению с помощью электронного микроскопа);
2) молекулярный (то же);
3) субклеточный (состояние отдельных элементов, из которых состоит клетка);
4) клеточный (жизненная активность клеток, взаимоотношения между ними, иммунологические реакции);
5) жидкостный (внутренняя среда, гуморально-гормонально-ионные взаимоотношения, барьерные функции, иммунитет);
6) тканевой и органный (влияние клеток и органов друг на друга, метаболиты, медиаторы, прорастание клеток из одного органа в другой);
7) нервный (центральные и периферические нервные механизмы, наиболее совершенные виды регуляции функций, нейрогуморально-гормонально-барьерный комплекс);
8) популяционный (популяции клеток, популяции организмов). Сюда же можно отнести и уровень патологический (болезни гомеостаза, нарушение гомеостатических механизмов, перестройка регулирующих систем).
Постоянство внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций характеризуют состояние нормального, здорового организма. Любой вид патологии представляет выход за границы гомеостаза, но в то же время ни один вопрос патологии не может быть решен без анализа нарушений гомеостатических механизмов.
Для того чтобы жизнедеятельность организма не нарушалась, чтобы все его функции протекали в наиболее благоприятных оптимальных условиях, необходимо сохранение постоянной концентрации водородных ионов, определенного осмотического давления крови и тканевой жидкости, поддержание на одном и том же, опять-таки оптимальном, уровне температуры тела, кровяного давления, обмена веществ.
Любое эмоциональное, физиологическое, физическое или химическое воздействие (будь то радость, печаль, горе, волнение, болевое раздражение, изменение атмосферного давления, космической радиации, влажности среды, прием лекарства, даже безобидная, подчас незаметно прошедшая физиотерапевтическая процедура и т. д., и т. п.) может явиться толчком к выходу организма из состояния динамического равновесия, в котором он пребывает. Любое влияние, любое воздействие может оказаться «отклоняющим» или, иначе, «возмущающим».
Термин «возмущающее воздействие» на живую систему не всегда понятен и требует уточнения. Приведем простой пример. В крови здорового человека содержится примерно 80—120 мг% сахара. Это границы гомеостаза. Существует не менее 7—8 механизмов, поддерживающих столь устойчивый уровень. Механизмы эти могут меняться, могут усиливаться и ослабевать, могут меняться и варьировать в своей последовательности.
Но существует такое же, если не большее количество «возмущающих» факторов, способных вызвать повышение или снижение содержания сахара в крови. Так, достаточно увеличить количество углеводов в пище, ввести в желудок или вену глюкозу, пробежать несколько километров на соревнованиях, узнать о волнующем событии — и уровень сахара в крови как бы стремится выйти из границ гомеостаза. Но в этот критический момент вступают в действие защитные механизмы, часовые второй линии обороны. Два пояса констант (при определении по методу Хагедорна) — примерно от 45 до 80 мг% и 120—160 мг% примыкают к границам гомеостаза и позволяют сохранить содержание сахара в крови приблизительно на физиологическом, не переходящем в патологию уровне.
