Григорий Кассиль - Внутренняя среда организма
Как только наступило равновесие, система превращается в мертвую. В то же время одно из важнейших свойств живого организма состоит в том, что он может сохранять динамическое постоянство вопреки всем возмущающим воздействиям.
Термины «гомеокинез» (постоянство движения) и «гомеорез» (постоянство течения) должны подчеркнуть, что организму свойственна не абсолютная стабилизация функций, а удержание их в определенных границах при непрерывном колебательном движении физиологических и биохимических параметров. Вряд ли подобное усложнение целесообразно, поскольку само понятие «гомеостаз» включает устойчивость внутренней среды и физиологических функций как в непрерывном движении, так и во времени — непрерывном и поступательном.
Гомеостаз как отдельных переменных величин, составляющих живую систему, так и целостного организма обеспечивается многими физиологическими факторами: нервными, гуморально-гормональными, обменными, выделительными. Он обусловлен длинной цепью отдельных, непрерывно возникающих, усиливающихся и затухающих процессов в жизнедеятельности организма. Существует почти неограниченное число гомеостатических механизмов, регулирующих как жизнь отдельных клеток, так и взаимоотношения между ними. Механизмы эти могут существовать, активироваться и тормозиться, могут и возникать и совершенствоваться в процессе приспособления организма к изменившимся условиям среды. Они-то и позволяют сложной, тонко дифференцированной живой системе поддерживать устойчивое, хотя и относительное, динамическое, колеблющееся постоянство внутренней среды, несмотря на изменения в окружающем мире и сдвиги, возникающие в процессе жизни и деятельности самого организма.
У высших животных и человека физиологические и биохимические колебания протекают в довольно узких гомеостатических границах, оптимальных, т. е. наиболее благоприятных и выгодных для данной жизненной ситуации. Как указывает Г. Дришель, понятие «гомеостаз» отражает тот очевидный факт, что при разнообразных условиях, в которых находится организм, при самых различных его запросах и потребностях основные физические и химические показатели внутренней среды организма остаются примерно на одном и том же уровне и не дают не совместимых с жизнью колебаний. Иногда даже физиологические опыты на животных, подчас связанные с вивисекцией, тонкими хирургическими операциями, введением в организм ядовитых веществ, вызывают неожиданно малые и кратковременные сдвиги, после чего в организме быстро восстанавливаются нормальные взаимоотношения.
Однако это вовсе не значит, что любое колебательное отклонение от той или другой средней величины следует рассматривать как нарушение принципа гомеостатического регулирования или как показатель «недоказательности» самого представления о гомеостазе.
* * *По разным параметрам границы гомеостаза бывают жесткими и лабильными, меняясь и варьируя в зависимости от индивидуальных, климатических, географических, сезонных условий. В процессе усиления или ослабления регуляторных механизмов они могут меняться — расширяться или суживаться. Выход из границ гомеостаза совершается по-разному у разных людей и, как правило, сопровождается более или менее выраженными патологическими явлениями.
В физиологических условиях выход за пределы гомеостатических взаимоотношений даже при тяжелых стрессовых ситуациях происходит довольно редко. Организм может переходить с одного уровня гомеостаза на другой, состав и свойства внутренней среды, состояние и деятельность органов и систем могут изменяться в зависимости от условий, в которых находится организм, но выход за границы гомеостаза равносилен возникновению патологического процесса.
Представление о гомеостазе полностью отвергает метафизические рассуждения о постоянном, не колеблющемся равновесии физиологических и биохимических процессов в организме. В широком диалектическом понимании гомеостаз охватывает чередующиеся фазы и циклы жизнедеятельности организма, каждая из которых отличается своими специфическими и индивидуальными особенностями. Гомеостатические механизмы включают процессы компенсации нарушенных функций («меры физиологической защиты»), регулирования и саморегулирования физиологических функций, последовательность и эффективность включения множества причинно-следственных защитных приспособлений, линий обороны, варьирующую взаимозависимость нервных, гормональных, гуморальных и барьерных компонентов жизненного цикла.
Нередко классическая теория гомеостаза, вернее ее принципиальная сущность, используется для определения отдельных физиологических состояний в организме и даже взаимоотношений между отдельными особями. Так возникли встречающиеся в литературе термины соматический, онтогенетический, биоценотический, иммунологический, системный, молекулярный, физико-химический, генетический, стайный, биосферный, планетарный и др. виды гомеостаза.
В литературе можно встретить такие термины, как хемостат (постоянство химических процессов), гемостат (постоянство свертывающей системы крови), прессостат (постоянство кровяного давления), иммуногемостат и т. д. Возможно, что первоначальная формула Кеннона может быть расширена, использована при оценке состояния отдельных функций организма. Ее можно приложить и к взаимоотношениям между организмами. Например, гомеостазом называют сохранение постоянства видового состава и числа особей в биоценозах, способность популяции поддерживать динамическое равновесие генетического состава, обеспечивающего ее максимальную жизнеспособность.
Советский ученый А. А. Логинов в своей интересной книге «Очерки по общей физиологии» [1976] говорит о разных уровнях гомеостаза — цитогенетическом, соматическом (морфологическом), функциональном и онтогенетическом. Он выделяет гомеостаз дыхательный, пищеварительный, выделительный, циркуляторный, двигательный, сенсомоторный, психомоторный, психологический, регуляторный и даже информационный, обеспечивающий оптимальную реакцию на поступающую информацию. Сюда же может быть отнесен пространственный гомеостаз, определяющийся поведением организма для реализации того или иного действия, а также временной гомеостаз, временно-пространственный и т. д.
Все это раздвигает и углубляет первоначальное представление Кеннона, но в то же время суживает его в достаточной мере ограниченное автором физиологическое значение.
В некоторых отношениях столь широкое дробление всеобъемлющего представления о гомеостазе следует признать неоправданным и даже ошибочным. Отсюда уже один шаг до гомеостаза социального, общечеловеческого, планетарного, биосферного, галактического. Попытку Кеннона перенести представление о гомеостазе в область социальных взаимоотношений вряд ли можно признать целесообразной. Вернее, она заранее была обречена на неудачу. Соответствующую оценку «социального гомеостаза» можно найти в книге М. Г. Ярошевского и С. А. Чесноковой «Уолтер Кеннон»[10]. Слишком уж далека конкретная формула Клода Бернара и Кеннона от внебиологических социальных или мировых проблем.
В последние годы проблему гомеостаза стали рассматривать с позиций кибернетики. Начало этому положил ее основоположник Норберт Винер. По определению известного советского ученого А. И. Берга, под кибернетикой понимают науку о целенаправленном и оптимальном управлении сложными процессами, происходящими в живой природе, в человеческом обществе или в промышленности. В основе представлений Винера лежит принцип саморегулирования — наличие положительных или отрицательных обратных связей. Эту идею в плане биологии углубил и развил румынский физиолог В. Бенетато. Поддержку эта идея нашла и среди советских физиологов и философов.
Общий биофизический механизм гомеостаза следует рассматривать в плане открытых систем. Условием для достижения значительного равновесия между потоком деградации энергии внутри клеток и потоком, удаляющим деградированную энергию во внешнюю среду, является взаимосвязь всех участвующих в биофизической системе химических реакций. О том, что организм является открытой системой, известно давно. В своей книге «Мудрость тела» Кеннон пишет, что в открытой системе, каковой является наше тело, состоящее из неустойчивых материалов и подверженное постоянному влиянию условий, вызывающих в нем нарушение, его постоянство само по себе подтверждает действие или готовность к действию механизмов, поддерживающих это постоянство.
В. Н. Новосельцев рассматривает проблему гомеостаза как задачу управления потоками веществ и энергии, которыми открытая система обменивается со средой. А. Н. Меделяновский представляет внутреннюю среду в виде сложноцепной системы с рядом «активных входов» (внутренних органов) и последовательностью физиологических показателей (кровоток, артериальное давление, газообмен), значение каждого из которых обусловлено активностью «входов» предшествующих показателей. При этом, однако, не учитывается роль «выходов», различных при разных состояниях организма.
