Внутренняя среда организма
Шрифт:
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»),
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.
10
Ярошевский М. Г., Чеснокова С. А. Уолтер Кеннон. М.: Наука, 1976.
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.
Стремлением решить проблему гомеостаза с тех же позиций является попытка английского исследователя У. Р. Эшби сконструировать искусственное саморегулирующееся устройство, названное им «гомеостатом», моделирующее способность живых организмов поддерживать некоторые величины в физиологически допустимых границах.
Чем же, какими механизмами, условиями, возможностями осуществляется гомеостаз в организме человека и животных?
Ответ на этот вопрос труден и, возможно, не совсем точен. В основном, по-видимому, хотя и не полностью комплексной вегетативной системой. Понятие это охватывает вегетативный нервный аппарат, совокупность гуморально-гормональных и ионных регуляторных механизмов, физико-химическую систему организма. Эрго- и трофотропные функции организма, взаимоотношение которых представлено на схеме Моннье, в значительной степени определяются как количеством, так и качеством адрен- и холинергических метаболитов и медиаторов.
В течение многих лет одной из ведущих задач физиологии, особенно отечественной, являлось изучение роли нервной системы в формировании внутренней среды организма. Рассматривая гуморально-гормональное звено как подчиненную часть той или другой функциональной системы, физиологи, патофизиологи и в значительной степени фармакологи оставляли вне поля зрения значение био- и физико-химических факторов в регуляции и организации деятельности самой нервной системы как центральной, так и периферической. И если можно признать, что в условиях нормальной жизнедеятельности высокоорганизованных организмов нервная регуляция является в определенной степени ведущей, то при некоторых возмущающих воздействиях или при стрессовых и экстремальных состояниях, связанных с нарушением или перестройкой тонких механизмов регуляции функций, деятельность нервной системы подчинена сложным химическим «ветрам и бурям» не только в общей внутренней среде организма, но и в непосредственной питательной среде (микросреде) нервных клеток.
Общебиологический механизм реакций, поддерживающих гомеостаз, рассматривается и расценивается по-разному различными исследователями. Выявление наиболее важного, ведущего звена, определяющего и осуществляющего основные физиологические и биохимические процессы в организме при возмущающих воздействиях, подчас затруднено и на современном уровне знаний не всегда доступно.
Ни одна из предложенных многочисленных конценций гомеостаза не исчерпывает проблемы в целом. Учение о гомеостазе, о механизмах детерминирующих, регулирующих, сохраняющих постоянство внутренней среды, явилось торжеством материалистического мышления, победы его над всеми виталистическими представлениями, господствовавшими в течение многих столетий. Оно возникло в результате стремительных успехов физико-химического направления в физиологии. Как справедливо утверждает М. Г. Ярошевский, особое значение имело для него внедрение в круг естественных наук закона сохранения и превращения энергии, с одной стороны, и триумф дарвинского учения — с другой. В принципе гомеостаза роль внешней среды, систематически истребляющей все, что неспособно к ней приспособиться, сочеталась с идеей борьбы живых существ за существование, за выживание в этой среде. Для того чтобы живая система могла сохраниться, не погибнуть при перепадах температуры, атмосферного давления, переменах в составе и свойствах водного или воздушного океана, природа должна была создать в ней защитное устройство, регулирующее ее известную независимость от внешнего мира. За миллионы лет это первоначальное устройство не только совершенствовалось, но и дополнялось множеством приспособительных механизмов, гуморальных, барьерных, нервных, что привело в конечном счете к нейрогуморально-гормонально-барьерным представлениям, значение которых увеличивалось по мере все большего и большего понимания внутренней сущности адаптации организма к условиям обитания. Вот почему ни одна из общебиологических теорий гомеостаза не может претендовать на свое единственное значение или абсолютную универсальность.