Системные механизмы гомеостаза

Этот уровень обеспечивается взаимо­действием важнейших регуляторных систем: нервной, эндокринной и иммунной (рис.1). Изучение физиологических механизмов гомеостаза требует использования некоторых кибернетических понятий. Кибернетика заимается установлением общих зако-омерностей регулирования процессэв, которые происходят как в живой, так и нехивой природе. С точки зрения кибернетики живой организм представляет собой сложную управляемую систему, в которой постоянно происходит взаимодействие многих перемен­ах как внешней, так и внутренней среды.

Входные переменные в системе различным образом изменяются и превращаются в выходные переменные, входные переменные зависят от входных и от функций (закона поведения) стемы. Этот процесс осуществляется средством механизма обратной связи биологии входными переменными могут быть: пища, вода, болевой или любой другой раздражитель. Выходными -— выделяемые вещества,, эффект действия какого-либо органа, реакция, шой организм, как кибернетическая тема, имеет каналы связи, осуще-ляющие передачу информации от являющего устройства к объекту >авления.

В процессах саморегуляции важнейшую роль играет обратная связь, что означает влияние выходного сигнала на управляющую часть системы. Отрицельная обратная связь уменьшает влияние входного воздействия на величину выходного сигнала, а положительная, наоборот, увеличивает. По исследованиям акад. В.В. Парина, отрицательная обратная связь способствует восстановлению исходного состояния организма, а при положительной изменение нарушенного показате­ля прогрессирует, нормализация не происходит и функция все больше от­клоняется от исходного состояния. Это может привести к стойкому патологи­ческому процессу, который и пред­ставляет собой в общем виде наруше­ние гомеостаза.

Рассмотрим эти общие закономер­ности на конкретном примере. Одним из важнейших физико-химических па­раметров внутренней среды организма является кислотно-щелочное равнове­сие. Соотношение водородных и гид-роксильных ионов во внутренней среде зависит от содержания в жидкостях организма (в крови, плазме, тканевой жидкости) кислот — донаторов прото­нов и буферных оснований — акцеп­торов протонов. Обычно активную реакцию среды оценивают по иону Н⁺. Величина рН (концентрация водо­родных ионов в крови) является одним из самых стабильных физиологических показателей и колеблется у человека в узких пределах — от 7,32 до 7,45. Сдвиг рН на 0,1 за эти пределы приво­дит к значительным нарушениям дея­тельности сердца, а более существен­ное отклонение (0,3) может быть опас­ным для жизни. От соотношения водо­родных и гидроксильных ионов в зна­чительной мере зависит активность ря­да ферментов, проницаемость мембран, процессы синтеза белка и т. д.

В организме имеются различные ме­ханизмы, обеспечивающие поддержа­ние кислотно-щелочного равновесия. Во-первых, это буферные системы кро­ви и тканей (карбонатный, фосфатные буферы, тканевые белки). Буферными свойствами обладает и гемоглобин, он связывает углекислоту и противодей­ствует ее накоплению в крови. Сохра­нению нормальной концентрации водо­родных ионов способствует и деятель­ность почек, поскольку значительное количество метаболитов, имеющих кис­лую реакцию, выводится с мочой.

Представим ситуацию, при которой перечисленные механизмы оказывают­ся недостаточными (например, при уси­ленной физической работе). Концен­трация углекислоты в крови увели­чивается, происходит некоторый сдвиг рН в кислую сторону. Сигналы об этом поступают в продолговатый мозг, где находится дыхательный центр, а оттуда по центробежным нервам пере­даются импульсы к межреберным мыш­цам, дыхание углубляется и учащает­ся, усиливается легочная вентиляция, что приводит к понижению содержа­ния углекислоты и нормализации кон­центрации водородных ионов.

На этом примере отчетливо прояв­ляется общий принцип гомеостатических реакций: отклонение от исходного уровня — сигнал — включение регу­ляторных механизмов по принципу обратной связи —коррекция изменения (нормализация). Большую роль в раз­работке вопросов регуляции функций сыграла выдвинутая П. К. Анохиным теория функциональных систем, явив­шаяся предпосылкой к построению фи­зиологической кибернетики.

Поиск по сайту: