Григорий Кассиль - Внутренняя среда организма

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.

Каждое из перечисленных выше воздействий может оказаться «возмущающим». Если бы в организме отсутствовали мощные регулирующие системы, снижающие содержание сахара, количество его во внутренней среде могло бы подняться до цифр, не совместимых с жизнью. Возмущающие воздействия вызывают изменения регулируемой величины, которые должны устраняться системой регулирования. Этот закон лежит, по существу, в основе теории гомеостаза.

Любое раздражение ведет к возникновению сложного комплекса реакций, основная задача которых приспособить организм к изменившимся условиям, предотвратить или сгладить возможный сдвиг в составе и свойствах внутренней среды в состоянии и деятельности органов, физиологических систем, организма в целом. Раздражение является толчком в возникновении длинной цепи взаимосвязанных физиологических процессов, выражающихся в одних случаях нарастающими, в других — затухающими фазовыми колебаниями состава, физиологических и биологических свойств крови, ускорением кругооборота биологически активных веществ, выведения из организма или задержки продуктов обмена веществ, гормонов, медиаторов, ионов, изменения проницаемости тканевых барьеров, клеточных мембран, повышения либо снижения тонуса и реактивности комплексной нейрогуморально-гормональной системы.

Возникшее и закрепившееся в процессе эволюционного развития состояние внутренней устойчивости позволяет организму приспособляться к условиям окружающего мира. Адаптация — это и лицевая, и оборотная сторона гомеостаза. В той или иной форме организм приспособляет свои функции к условиям внешней среды. Адаптация при этом может быть оптимальной, неоптимальной и даже вредной, вызывающей нарушение его жизнедеятельности. В этих случаях живая система способна перестраиваться, переходить на новый гомеостатический уровень, активировать одни регулирующие системы, тормозить другие. Даже у простейших, соприкасающихся всей своей поверхностью с окружающей средой, будь то капля жидкости, мировой океан или воздушное пространство, можно обнаружить пусть примитивные, но достаточно надежные приспособительные механизмы, позволяющие им сохранять жизнь в «безжалостной» среде существования. По мере восхождения по эволюционной лестнице постепенно вырабатываются все более сложные системы, направленные на поддержание устойчивости состава и свойств внутренней среды. У высших животных и человека гомеостатические механизмы достигли надежного совершенства, что позволяет выжить в борьбе за существование, сохранить себя в мире, полном угроз и возмущающих влияний, продолжить свой род. Именно благодаря гомеостазу человек способен подниматься в космос, находиться в нем многие месяцы, опускаться на дно океана, взбираться на горные вершины, переносить тропическую жару экватора и ледяной холод Антарктиды.

Не будь отлаженных многими миллионами лет гомеостатических механизмов, жизнь на Земле давно бы прекратилась. Гомеостазу внутренней среды и основных физиологических функций способствует и то обстоятельство, что условия существования в земной биосфере сами по себе «гомеостатичны». Колебания атмосферного давления, температуры, влажности, радиации в окружающем нас мире ограничены довольно узкими пределами и без должной защиты, подчас весьма сложной, наш организм с трудом переносит выход за эти пределы. Организм защищает свою внутреннюю среду от сдвигов и колебаний, совершающихся вокруг него и, как правило, адаптируется к месту обитания. Его «свободная и независимая» жизнь детерминирована окружающей средой, и гомеостатические системы, перестраиваясь и совершенствуясь в процессе эволюционного развития, дают ему возможность не превращаться в игрушку стихии, а сохранять жизнь, продолжать существование вопреки всем подстерегающим опасностям.