Гомеостаз | Biomol RU

Человек, как закрытая система

Наверное, Вы не раз задумывались, что является причиной стабильности и счастливого роста одних, а неудач и падения других. Возможно, Вы пришли к выводу, что на то, что произошло или происходит, оказывают влияние внешние факторы, которые способны помочь или навредить.

Каждый из нас представляет собой стабильную систему психофизического и энергетического равновесия. Организм взрослого полностью сформирован и способен к самостоятельному существованию и поиску своего места в мире.

Человек как единое целое будет функционировать стабильно только тогда, когда сохраняется равновесие одновременно в теле и в мыслях.

Гомеостаз в закрытой системе

Такое общее внутреннее состояние стабильного равновесия называется гомеостазом. Не относится исключительно к человеку, но также ко всем закрытым системам, которые существуют самостоятельно и создают большую, более полную целостность, влияющую на окружающую среду. Закрытой системой является автомобиль, на котором мы ездим, дом, где мы проживаем, фирма, где мы работаем, государство, в котором мы живём и наша планета, в атмосфере которой мы пребываем всю жизнь. Эти системы имеют своё предназначение и задания для выполнения, так же, как человек должен выполнить какие-то задания в своей жизни, и его судьба зависит в значительной степени от внешних факторов.

Гомеостаз в организме человека

Сохранением гомеостаза организма давно занимаются старейшие медицины — китайская или аюрведа. Известны разные способы открытия причин нарушения здоровья и стабильности. Всегда принимается во внимание человек, как целостность, всё, что с ним происходит и то что может повлиять на сдвиг гомеостаза в худшую сторону.

Так же, как существует множество возможных закрытых систем, и каждая из них имеет иные потребности, признаки и возможности, так же много существует и личностей людей, отличающихся своими особенностями и потребностями.

Автомобиль, который будет заправлен несоответствующим топливом, а для его консервации будет использовано плохое масло и неподходящие запчасти, очень быстро сломается. То же самое касается сотрудника (несмотря на то что сотрудник это человек), который, во-первых, не выполняет работу согласно своим способностям, во-вторых, не получает соответствующего вознаграждения и, в-третьих, эксплуатируется сверх меры. Вместе с тем, когда говорим о живом сотруднике, возможна обратная ситуация, когда награждается слишком хорошо за небольшой объем выполненной работы. Тогда сторудник может стать сонливым и ленивым, и не очень охотно приступит к более трудным заданиям.

Гомеостаз и питание

Эти примеры легко отнести к человеку, который может кушать продукты неподходящие для этого человека, как с точки зрения их энергетической ценности, так и поддержания чистоты организма, вредные, или вообще есть слишком много или слишком мало. Существуют случаи, когда организм человека приспосабливается к определенному питанию, которое не является для этого человека вредным сразу же. Однако через некоторое время такое питание приводит к более быстрому износу системы и излишне отягощает отдельные части тела.

Как продукты могут влиять на гомеостаз?

У нас есть много возможностей формирования собственных привычек. Имея огромное предложение разнообразных продуктов возникает соблазн хотя бы попробовать. Как обычно и во всем, часть этих продуктов нам полезна, а другая же наоборот. То же в значительной степени касается и промышленных продуктов. Массово производимые, унифицированные и производимые по универсальным правилам, которые необязательно полезны всем одинаково, хотя может быть, что всем одинаково вредны. Каждый продукт питания, начиная от обычной питьевой воды, через немного более сложные натуральные продукты типа овощи или фрукты, и заканчивая сложными продуктами такими, как готовые колбасы, переработанные блюда и напитки, имеет определённый состав и содержание химических веществ, которые влияют на наше здоровье и гомеостаз и это влияние может быть различным.

Где золотая середина?

Как во всём єтом найти золотую середину, благодаря которой все наши внутренние органы и системы будут в гомеостазе и обеспечат нам здоровье и силу?

Всеобщее благополучие способствует легкости жизни и развитию. Но, как всегда, избыток вреден. Дополнительно, все усложняет быстрота принятия решений о выборе продуктов. Часто у нас нет шансов задуматься над тем, что мы должны есть, едим то, что попадет под руку, что дешевле, более вкусно и готовится быстро. Поступление топлива непрерывно, однако качество и полезность не всегда соответствующие.

В чём помогает Микроэлементный Анализ Волос?

Наша задача — определить на основании исследований, совместных наблюдений, консультаций и интерпретации, какой тип метаболизма у каждого пациента. Какие направления поддержки гомеостаза преобладают в организме и как обеспечить гомеостазу стабильную защиту от вредного воздействия внешних факторов. Мы под лупой рассматриваем кислотно-щелочное равновесие организма, гомеостаз катаболизм — анаболизм, а также гормональное и энергетическое равновесие.

Мы проверяем, является ли этот организм симпатиком, который собирает доступную поблизости еду, или же парасимпатиком — охотником, который ищет определённую добычу.

Мы помогаем найти первоначальный инстинкт организму, который как закрытая система нуждается в определённом сотрудничестве с пищевой средой, для того чтобы работать наилучшим образом и при этом жить во здравии и с удовольствием как можно дольше.

Что такое гомеостаз в медицине. Гомеостаз его биологическое значение

В биологии – это поддержание постоянства внутренней среды организма.
В основе гомеостаза лежит чувствительность организма к отклонению определённых параметров (гомеостатических констант) от заданного значения. Пределы допустимых колебаний гомеостатического параметра (

гомеостатической константы ) могут быть широкими и узкими. Узкие пределы имеют: температура тела, рН крови, содержание глюкозы в крови. Широкие пределы имеют: давление крови, масса тела, концентрация аминокислот в крови.
Специальные внутриорганизменные рецепторы (интерорецепторы ) реагируют на отклонение гомеостатических параметров от заданных пределов. Такие интерорецепторы имеются внутри таламуса, гипоталамуса, в сосудах и в органах. В ответ на отклонение параметров они запускают восстановительные гомеостатические реакции.

Общий механизм нейроэндокринных гомеостатических реакций для внутренней регуляции гомеостаза

Параметры гомеостатической константы отклоняются, интерорецепторы возбуждаются, затем возбуждаются соответствующие центры гипоталамуса, они стимулируют выброс гипоталамусом соответствующих либеринов. В ответ на действие либеринов происходит выброс гормонов гипофизом, а затем под их действием идёт выброс гормонов других эндокринных желёз. Гормоны, выделившись из желёз внутренней секреции в кровь, изменяют обмен веществ и режим работы органов и тканей. В итоге установившийся новый режим работы органов и тканей смещает изменившиеся параметры в сторону прежнего заданного значения и восстанавливает величину гомеостатической константы. Таков общий принцип восстановления гомеостатических констант при их отклонении.

2. В этих функциональных нервных центрах определяется отклонение данных констант от нормы. Отклонение констант в заданных пределах устраняется за счёт регуляторных возможностей самих функциональных центров.

3. Однако при отклонении любой гомеостатической константы выше или ниже допустимых пределов функциональные центры передают возбуждение выше: в «потребностные центры» гипоталамуса. Это необходимо для того, чтобы переключиться с внутренней нейрогуморальной регуляции гомеостаза на внешнюю — поведенческую.

4. Возбуждение того или иного потребностного центра гипоталамуса формирует соответствующее ему функциональное состояние, которое субъективно переживается как потребность в чём-то: пище, воде, тепле, холоде или сексе. Возникает активирующее и побуждающее к действию психоэмоциональное состояние неудовлетворённости.

5. Для организации целенаправленного поведения необходимо выбрать только одну из потребностей в качестве первоочередной и создать для её удовлетворения рабочую доминанту. Считается, что главную роль в этом играют миндалины мозга (Сorpus amygdoloideum). Получается, что на основе одной из потребностей, которые формирует гипоталамус, миндалина создаёт ведущую мотивацию, организующую целенаправленное поведение для удовлетворения только одной этой избранной потребности.

6. Следующим этапом можно считать запуск подготовительного поведения, или драйв-рефлекса, который должен повысить вероятность для запуска исполнительного рефлекса в ответ на пусковой стимул. Драйв-рефлекс побуждает организм к созданию такой ситуации, в которой будет повышена вероятность обнаружения объекта, подходящего для удовлетворения текущей потребности. Это может быть, например, перемещение в место, богатое пищей, или водой, или сексульными партнёрами, в зависимости от ведущей потребности. Когда же в достигнутой ситуации обнаруживается конкретный объект, подходящий для удовлетворения данной доминантной потребности, то он запускает исполнительное рефлекторное поведение, направленное на удовлетворение потребности с помощью именно этого объекта.

© 2014-2018 Сазонов В.Ф. © 2014-2016 kineziolog.bodhy.ru..

Системы гомеостаза — подробный образовательный ресурс по гомеостазу.

Обратная связь.

Когда происходит изменение в переменных, наблюдаются два основных типа обратной связи, на которые реагирует система:

Отрицательная обратная связь , выражающаяся в реакции, при которой система отвечает так, чтобы изменить направление изменения на противоположное. Так как обратная связь служит сохранению постоянства системы, это позволяет соблюдать гомеостаз.

Например, когда концентрация углекислого газа в организме человека увеличивается, лёгким приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количество углекислого газа.

Терморегуляция — другой пример отрицательной обратной связи. Когда температура тела повышается (или понижается) терморецепторы в коже и гипоталамусе регистрируют изменение, вызывая сигнал из мозга. Данный сигнал, в свою очередь, вызывает ответ — понижение температуры (или повышение).

Положительная обратная связь , которая выражается в усилении изменения переменной. Она оказывает дестабилизирующий эффект, поэтому не приводит к гомеостазу. Положительная обратная связь реже встречается в естественных системах, но также имеет своё применение.

Например, в нервах пороговый электрический потенциал вызывает генерацию намного большего потенциала действия . Свёртывание крови и события при рождении можно привести в качестве других примеров положительной обратной связи.

Устойчивым системам необходимы комбинации из обоих типов обратной связи. Тогда как отрицательная обратная связь позволяет вернуться к гомеостатическому состоянию, положительная обратная связь используется для перехода к совершенно новому (и, вполне может быть, менее желанному) состоянию гомеостаза, — такая ситуация называется «метастабильность». Такие катастрофические изменения могут происходить, например, с увеличением питательных веществ в реках с прозрачной водой, что приводит к гомеостатическому состоянию высокой эвтрофикации (зарастание русла водорослями ) и замутнению.

Биофизические механизмы гомеостаза .

С точки зрения химической биофизики, гомеостаз — это состояние, при котором все процессы, ответственные за энергетические превращения в организме, находятся в динамическом равновесии. Это состояние обладает наибольшей устойчивостью и соответствует физиологическому оптимуму. В соответствии с представлениями термодинамики, организм и клетка могут существовать и приспосабливаться к таким условиям среды, при которых в биологической системе возможно установление стационарного течения физико-химических процессов, т.е. гомеостаза. Основная роль в установлении гомеостаза принадлежит клеточным мембранным системам, которые ответственны за биоэнергетические процессы и регулируют скорость поступления и выделения веществ клетками.

С этих позиций основными причинами нарушения являются необычные для нормальной жизнедеятельности неферментативные реакции, протекающие в мембранах; в большинстве случаев это цепные реакции окисления с участием свободных радикалов, возникающие в фосфолипидах клеток. Эти реакции ведут к повреждению структурных элементов клеток и нарушению функции регулирования. К факторам, являющимся причиной нарушения гомеостаза, относятся также агенты, вызывающие радикалообразование (ионизирующие излучения, инфекционные токсины, некоторые продукты питания, никотин, а также недостаток витаминов и т.д.).

К факторам, стабилизирующим гомеостатическое состояние и функции мембран, относятся биоантиокислители, которые сдерживают развитие окислительных радикальных реакций.

Экологический гомеостаз .

Экологический гомеостаз наблюдается в климаксовых сообществах с максимально возможным биоразнообразием при благоприятных условиях среды.

В нарушенных экосистемах, или субклимаксовых биологических сообществах — как, например, остров Кракатау, после сильного извержения вулкана в 1883 — состояние гомеостаза предыдущей лесной климаксовой экосистемы было уничтожено, как и вся жизнь на этом острове.

Кракатау за годы после извержения прошёл цепь экологических изменений, в которых новые виды растений и животных сменяли друг друга, что привело к биологической вариативности и в результате климаксовому сообществу. Экологическая сукцессия на Кракатау осуществилась за несколько этапов. Полная цепь сукцессий, приведшая к климаксу, называется присерией. В примере с Кракатау на этом острове образовалось климаксовое сообщество с восемью тысячами различных видов, зарегистрированных в 1983, спустя сто лет с того времени, как извержение уничтожило на нём жизнь. Данные подтверждают, что положение сохраняется в гомеостазе в течение некоторого времени, при этом появление новых видов очень быстро приводит к быстрому исчезновению старых.

Случай с Кракатау и другими нарушенными или нетронутыми экосистемами показывает, что первоначальная колонизация пионерными видами осуществляется через стратегии воспроизведения, основанные на положительной обратной связи, при которых виды расселяются, производя на свет как можно больше потомства, но при этом практически не вкладываясь в успех каждого отдельного. В таких видах наблюдается стремительное развитие и столь же стремительный крах (например, через эпидемию). Когда экосистема приближается к климаксу, такие виды заменяются более сложными климаксовыми видами, которые через отрицательную обратную связь адаптируются к специфическим условиям окружающей их среды. Эти виды тщательно контролируются потенциальной ёмкостью экосистемы и следуют иной стратегии — произведению на свет меньшего потомства, в репродуктивный успех которого в условиях микросреды его специфической экологической ниши вкладывается больше энергии.

Развитие начинается с пионер-сообщества и заканчивается на климаксовом сообществе. Это климаксовое сообщество образуется, когда флора и фауна пришла в баланс с местной средой.

Подобные экосистемы формируют гетерархии, в которых гомеостаз на одном уровне способствует гомеостатическим процессам на другом комплексном уровне.

К примеру, потеря листьев у зрелого тропического дерева даёт место для новой поросли и обогащает почву. В равной степени тропическое дерево уменьшает доступ света на низшие уровни и помогает предотвратить инвазию других видов. Но и деревья падают на землю и развитие леса зависит от постоянной смены деревьев, круговорота питательных веществ, осуществляемого бактериями, насекомыми, грибами.

Схожим образом такие леса способствуют экологическим процессам — таким, как регуляция микроклиматов или гидрологических циклов экосистемы, а несколько разных экосистем могут взаимодействовать для поддержания гомеостаза речного дренажа в рамках биологического региона. Вариативность биорегионов так же играет роль в гомеостатической стабильности биологического региона, или биома.

Биологический гомеостаз .

Гомеостаз выступает в роли фундаментальной характеристики живых организмов и понимается как поддержание внутренней среды в допустимых пределах.

Внутренняя среда организма включает в себя организменные жидкости — плазму крови, лимфу, межклеточное вещество и цереброспинальную жидкость. Сохранение стабильности этих жидкостей жизненно важно для организмов, тогда как её отсутствие приводит к повреждению генетического материала.

В отношении любого параметра организмы делятся на конформационные и регуляторные. Регуляторные организмы сохраняют параметр на постоянном уровне, независимо от того, что происходит в среде. Конформационные организмы позволяют окружающей среде определять параметр. Например, теплокровные животные сохраняют постоянную температуру тела, тогда как холоднокровные демонстрируют широкий диапазон температур.

Речь не идёт о том, что конформационные организмы не обладают поведенческими приспособлениями, позволяющими им в некоторой степени регулировать взятый параметр. Рептилии, к примеру, часто сидят на нагретых камнях утром, чтобы повысить температуру тела.

Преимущество гомеостатической регуляции состоит в том, что она позволяет организму функционировать более эффективно. Например, холоднокровные животные, как правило, становятся вялыми при низких температурах, тогда как теплокровные почти так же активны, как и всегда. С другой стороны, регуляция требует энергии. Причина, почему некоторые змеи могут есть только раз в неделю, состоит в том, что они тратят намного меньше энергии для поддержания гомеостаза, чем млекопитающие.

Клеточный гомеостаз.

Регуляция химической деятельности клетки достигается с помощью ряда процессов, среди которых особое значение имеет изменение структуры самой цитоплазмы, а также структуры и активности ферментов. Авторегуляция зависит от температуры, степени кислотности, концентрации субстрата, присутствия некоторых макро- и микроэлементов.

Гомеостаз в организме человека.

Разные факторы влияют на способность жидкостей организма поддерживать жизнь. В их числе такие параметры, как температура, солёность, кислотность и концентрация питательных веществ — глюкозы, различных ионов, кислорода, и отходов — углекислого газа и мочи. Так как эти параметры влияют на химические реакции, которые сохраняют организм живым, существуют встроенные физиологические механизмы для поддержания их на необходимом уровне.

Гомеостаз нельзя считать причиной процессов этих бессознательных адаптаций. Его следует воспринимать как общую характеристику многих нормальных процессов, действующих совместно, а не как их первопричину. Более того, существует множество биологических явлений, которые не подходят под эту модель — например, анаболизм.

Гомеостаз I Гомеоста́з (греч. homoios подобный, одинаковый + греч. stasis стояние, неподвижность)

способность организма поддерживать функционально значимые переменные в пределах, обеспечивающих его оптимальную жизнедеятельность. Регуляторные механизмы, поддерживающие физиологическое состояние или свойства клеток, органов и систем целостного организма на уровне, соответствующем его текущим потребностям, называются гомеостатическими.

Первоначально термин «гомеостаз» означал только поддержание постоянства внутренней среды, т.е. крови, лимфы, межклеточной жидкости (см. Водно-солевой обмен , Кислотно-щелочное равновесие). В дальнейшем к функционально значимым показателям Г. стали относить различные биохимические и структурные субстраты на разных уровнях их организации (клетки, органы и их системы).

В широком понимании Г. охватывает вопросы течения реакций компенсации (см. Компенсаторные процессы), регулирования и саморегулирования физиологических функций (см. Саморегуляция физиологических функций), характер и динамику взаимоотношений нервных, гуморальных и других компонентов регуляторного процесса в целостном организме. Границы Г могут меняться в зависимости индивидуальных возрастных, половых, социальных, профессиональных и других условий.

Библиогр.: Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем. М., 1975; Гомеостаз, под ред. П.Д. Горизонтова, М., 1976; Регуляция висцеральных функций. Закономерности и механизмы, под ред. Н.П. Бехтеревой, с. 129, Л., 1987; Саркисов Д.С. Очерки по структурным основам гомеостаза, М., 1977; вегетативной нервной системы, под ред. О.Г. Баклаваджяна, с. 536, Л., 1981.

II Гомеоста́з (Гомео- + греч. stasis стояние, неподвижность; . гомеостазис)

в физиологии — относительное динамическое постоянство внутренней среды (крови, лимфы, тканевой жидкости) и устойчивость основных физиологических функций (кровообращения, дыхания, терморегуляции, обмена веществ и т.д.) организма.

1. Малая медицинская энциклопедия. — М.: Медицинская энциклопедия. 1991-96 гг. 2. Первая медицинская помощь. — М.: Большая Российская Энциклопедия. 1994 г. 3. Энциклопедический словарь медицинских терминов. — М.: Советская энциклопедия. — 1982-1984 гг .

Синонимы :

Смотреть что такое «Гомеостаз» в других словарях:

Гомеостаз … Орфографический словарь-справочник

гомеостаз — Общий принцип саморегулирования живых организмов. Перлз настоятельно указывает на важность этого понятия в своей работе The Gestalt Approach and Eye Witness to Therapy . Краткий толковый психолого психиатрический словарь. Под ред. igisheva. 2008 … Большая психологическая энциклопедия

Гомеостазис (от греч. подобный, одинаковый и состояние), свойство организма поддерживать свои параметры и физиоло гич. функции в определ. диапазоне, основанное на устойчивости внутр. среды организма по отношению к возмущающим воздействиям … Философская энциклопедия

ГОМЕОСТАЗ — (от греч. homoios тот же самый, похожий и греч. stasis неподвижность, стояние), гомеостазис, способность организма или системы организмов поддерживать устойчивое (динамическое) равновесие в изменяющихся условиях среды. Гомеостаз в популяции… … Экологический словарь

Гомеостазис (от гомео… и греч. stasis неподвижность, состояние), способность биол. систем противостоять изменениям и сохранять динамич. относит, постоянство состава и свойств. Термин «Г.» предложил У. Кен нон в 1929 для характеристики состояний … Биологический энциклопедический словарь

— (от гомео… и греч. stasis неподвижность состояние), относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма. Понятие гомеостаз применяют и к биоценозам (сохранение… … Большой Энциклопедический словарь

— (от греч. homoios подобный и stasis неподвижность) процесс, за счет которого достигается относительное постоянство внутренней среды организма (постоянство температуры тела, кровяного давления, концентрации сахара в крови). В качестве отдельного… … Психологический словарь

ГОМЕОСТАЗ(ИС) [Словарь иностранных слов русского языка

гомеостаз — Состояние динамически подвижного равновесия экосистемы гомеостаз гомеостазис Устойчивое состояние равновесия открытой системы в ее взаимодействии со средой. Это понятие пришло в экономику … Справочник технического переводчика

ГОМЕОСТАЗ, в биологии процесс поддержания постоянных условий внутри клетки или организма независимо от внутренних или внешних изменений … Научно-технический энциклопедический словарь

ГОМЕОСТАЗ, гомеостазис (греч. homois подобный, одинаковый и stasis неподвижный, состояние) свойство биологических систем сохранять относительную динамическую устойчивость параметров состава и функций. Основой данной способности выступает умение… … Новейший философский словарь

Книги

• Гомеостаз и питание. Учебное пособие , Мезенова Ольга Яковлевна. Рассмотрены исторические аспекты и национальные особенности науки о питании, строение и функции пищеварительной системы, биохимические основы гомеостаза организма, значение различных…

Организм как открытая саморегулирующаяся система.

Живой организм – открытая система, имеющая связь с окружающей средой посредством нервной, пищеварительной, дыхательной, выделительной систем и др.

В процессе обмена веществ с пищей, водой, при газообмене в организм поступают разнообразные химические соединения, которые в организме подвергаются изменениям, входят в структуру организма, но не остаются постоянно. Усвоенные вещества распадаются, выделяют энергию, продукты распада удаляются во внешнюю среду. Разрушенная молекула заменяется новой и т.д.

Организм – открытая, динамичная система. В условиях непрерывно меняющейся среды организм поддерживает устойчивое состояние в течение определенного времени.

Понятие о гомеостазе. Общие закономерности гомеостаза живых систем.

Гомеостаз – свойство живого организма сохранять относительное динамическое постоянство внутренней среды. Гомеостаз выражается в относительном постоянстве химического состава, осмотического давления, устойчивости основных физиологических функций. Гомеостаз специфичен и обусловлен генотипом.

Сохранение целостности индивидуальных свойств организма один из наиболее общих биологических законов. Этот закон обеспечивается в вертикальном ряду поколений механизмами воспроизведения, а на протяжении жизни индивидуума – механизмами гомеостаза.

Явление гомеостаза представляет собой эволюционно выработанное, наследственно-закрепленное адаптационное свойство организма к обычным условиям окружающей среды. Однако эти условия могут кратковременно или длительно выходить за пределы нормы. В таких случаях явления адаптации характеризуются не только восстановлением обычных свойств внутренней среды, но и кратковременными изменениями функции (например, учащение ритма сердечной деятельности и увеличение частоты дыхательных движений при усиленной мышечной работе). Реакции гомеостаза могут быть направлены на:

поддержание известных уровней стационарного состояния;

устранение или ограничение действия вредностных факторов;

выработку или сохранение оптимальных форм взаимодействия организма и среды в изменившихся условиях его существования. Все эти процессы и определяют адаптацию.

Поэтому понятие гомеостаза означает не только известное постоянство различных физиологических констант организма, но и включает процессы адаптации и координации физиологических процессов, обеспечивающих единство организма не только в норме, но и при изменяющихся условиях его существования.

Основные компоненты гомеостаза были определены К. Бернаром, и их можно разделить на три группы:

А. Вещества, обеспечивающие клеточные потребности:

Вещества, необходимые для образования энергии, для роста и восстановления – глюкоза, белки, жиры.

NaCl, Ca и другие неорганические вещества.

Кислород.

Внутренняя секреция.

Б. Окружающие факторы, влияющие на клеточную активность:

Осмотическое давление.

Температура.

Концентрация водородных ионов (рН).

В. Механизмы, обеспечивающие структурное и функциональное единство:

Наследственность.

Регенерация.

Иммунобиологическая реактивность.

Принцип биологического регулирования обеспечивает внутреннее состояние организма (его содержание), а также взаимосвязь этапов онтогенеза и филогенеза. Этот принцип оказался широко распространненым. При его изучении возникла кибернетика – наука о целенаправленном и оптимальном управлении сложными процессами в живой природе, в человеческом обществе, промышленности (Берг И.А., 1962).

Живой организм представляет сложную управляемую систему, где происходит взаимодействие многих переменных внешней и внутренней среды. Общим для всех систем является наличие входных переменных, которые в зависимости от свойств и законов поведения системы преобразуются в выходные переменные (Рис. 10).

Рис. 10 — Общая схема гомеостаза живых систем

Выходные переменные зависят от входных и законов поведения системы.

Влияние выходного сигнала на управляющую часть системы называется обратной связью , которая имеет большое значение в саморегуляции (гомеостатической реакции). Различают отрицательную и положительную обратную связь.

Отрицательная обратная связь уменьшает влияние входного сигнала на величину выходного по принципу: «чем больше (на выходе), тем меньше (на входе)». Она способствует восстановлению гомеостаза системы.

При положительной обратной связи величина входного сигнала увеличивается по принципу: «чем больше (на выходе), тем больше (на входе)». Она усиливает возникшее отклонение от исходного состояния, что приводит к нарушению гомеостаза.

Однако все виды саморегуляции действуют по одному принципу: самоотклонение от исходного состояния, что служит стимулом для включения механизмов коррекции. Так, в норме рН крови составляет 7,32 – 7,45. Сдвиг рН на 0,1 приводит к нарушению сердечной деятельности. Этот принцип был описан Анохиным П.К. в 1935 году и назван принципом обратной связи, который служит для осуществления приспособительных реакций.

Общий принцип гомеостатической реакции (Анохин: «Теория функциональных систем»):

отклонение от исходного уровня → сигнал → включение регуляторных механизмов по принципу обратной связи → коррекция изменения (нормализация).

Так, при физической работе концентрация СО 2 в крови увеличивается → рН сдвигается в кислую сторону → сигнал поступает в дыхательный центр продолговатого мозга → центробежные нервы проводят импульс к межреберным мышцам и дыхание углубляется → снижение СО 2 в крови, рН восстанавливается.

Механизмы регуляции гомеостаза на молекулярно-генетическом, клеточном, организменном, популяционно-видовом и биосферном уровнях.

Регуляторные гомеостатические механизмы функционируют на генном, клеточном и системном (организменном, популяционно-видовом и биосферном) уровнях.

Генные механизмы гомеостаза. Все явления гомеостаза организма генетически детерминированы. Уже на уровне первичных генных продуктов существует прямая связь – «один структурный ген – одна полипептидная цепь». Причем между нуклеотидной последовательностью ДНК и последовательностью аминокислот полипептидной цепи существует коллинеарное соответствие. В наследственной программе индивидуального развития организма предусмотрено формирование видоспецифических характеристик не в постоянных, а в меняющихся условиях среды, в пределах наследственно обусловленной нормы реакции. Двуспиральность ДНК имеет существенное значение в процессах ее репликации и репарации. И то и другое имеет непосредственное отношение к обеспечению стабильности функционирования генетического материала.

С генетической точки зрения можно различать элементарные и системные проявления гомеостаза. Примерами элементарных проявлений гомеостаза могут служить: генный контроль тринадцати факторов свертывания крови, генный контроль гистосовместимости тканей и органов, позволяющий осуществить трансплантацию.

Пересаженный участок называется трансплантатом. Организм, у которого берут ткань для пересадки, является донором , а которому пересаживают – реципиентом . Успех трансплантации зависит от иммунологических реакций организма. Различают аутотрансплантацию, сингенную трансплантацию, аллотрасплантацию и ксенотрансплантацию.

Аутотрансплантация – пересадка тканей у одного и того же организма. При этом белки (антигены) трансплантата не отличаются от белков реципиента. Иммунологическая реакция не возникает.

Сингенная трансплантация проводится у однояйцовых близнецов, имеющих одинаковый генотип.

Аллотрансплантация – пересадка тканей от одной особи к другой, относящихся к одному виду. Донор и реципиент отличаются по антигенам, поэтому у высших животных наблюдается длительное приживление тканей и органов.

Ксенотрансплантация – донор и реципиент относятся к разным видам организмов. Этот вид трансплантации удается у некоторых беспозвоночных, но у высших животных такие трансплантанты не приживаются.

При трансплантации большое значение имеет явление иммунологической толерантности (тканевой совместимости). Подавление иммунитета в случае пересадки тканей (иммунодепрессия) достигается: подавлением активности иммунной системы, облучением, введением антилимфотической сыворотки, гормонов коры надпочечников, химических препаратов – антидепрессантов (имуран). Основная задача подавить не просто иммунитет, а трансплантационный иммунитет.

Трансплантационный иммунитет определяется генетической конституцией донора и реципиента. Гены, ответственные за синтез антигенов, вызывающих реакцию на пересаженную ткань, называются генами тканевой несовместимости.

У человека главной генетической системой гистосовместимости является система HLA (Human Leukocyte Antigen). Антигены достаточно полно представлены на поверхности лейкоцитов и определяются с помощью антисывороток. План строения системы у человека и животных одинаков. Принята единая терминология для описания генетических локусов и аллелей системы HLA. Антигены обозначаются: HLA-A 1 ; HLA-A 2 и т.д. Новые антигены, окончательно не идентифицированные обозначают – W (Work). Антигены системы HLA делят на 2 группы: SD и LD (Рис. 11).

Антигены группы SD определяются серологическими методами и детерминируются генами 3-х сублокусов системы HLA: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Рис. 11 — HLA главная генетическая система гистосовместимости человека

LD – антигены контролируются сублокусом HLA-D шестой хромосомы, и определяются методом смешанных культур лейкоцитов.

Каждый из генов, контролирующих HLA – антигены человека, имеет большое число аллелей. Так сублокус HLA-A – контролирует 19 антигенов; HLA-B – 20; HLA-C – 5 «рабочих» антигенов; HLA-D – 6. Таким образом, у человека уже обнаружено около 50 антигенов.

Антигенный полиморфизм системы HLA является результатом происхождения одних от других и тесной генетической связи между ними. Идентичность донора и реципиента по антигенам системы HLA необходима при трансплантации. Пересадка почки, идентичной по 4 антигенам системы, обеспечивает приживаемость на 70%; по 3 – 60%; по 2 – 45%; по 1 – 25%.

Имеются специальные центры, ведущие подбор донора и реципиента при трансплантации, например в Голландии – «Евротрансплантат». Типирование по антигенам системы HLA проводится и в Республике Беларусь.

Клеточные механизмы гомеостаза направлены на восстановление клеток тканей, органов в случае нарушения их целостности. Совокупность процессов, направленных на восстановление разрушаемых биологических структур называется регенерацией. Такой процесс характерен для всех уровней: обновление белков, составных частей органелл клетки, целых органелл и самих клеток. Восстановление функций органов после травмы или разрыва нерва, заживление ран имеет значение для медицины с точки зрения овладения этими процессами.

Ткани, по их регенерационной способности, делят на 3 группы:

Ткани и органы, для которых характерны клеточная регенерация (кости, рыхлая соединительная ткань, кроветворная система, эндотелий, мезотелий, слизистые оболочки кишечного тракта, дыхательных путей и мочеполовой системы.

Ткани и органы, для которых характерна клеточная и внутриклеточная регенерация (печень, почки, легкие, гладкие и скелетные мышцы, вегетативная нервная система, эндокринная, поджелудочная железа).

Ткани, для которых характерна преимущественно внутриклеточная регенерация (миокард) или исключительно внутриклеточная регенерация (клетки ганглиев центральной нервной системы). Она охватывает процессы восстановления макромолекул и клеточных органелл путем сборки элементарных структур или путем их деления (митохондрии).

В процессе эволюции сформировалось 2 типа регенерации физиологическая и репаративная .

Физиологическая регенерация – это естественный процесс восстановления элементов организма в течении жизни. Например, восстановление эритроцитов и лейкоцитов, смена эпителия кожи, волос, замена молочных зубов на постоянные. На эти процессы влияют внешние и внутренние факторы.

Репаративная регенерация – это восстановление органов и тканей, утраченных при повреждении или ранении. Процесс происходит после механических травм, ожогов, химических или лучевых поражений, а также в результате болезней и хирургических операций.

Репаративная регенерация подразделяется на типичную (гомоморфоз) и атипичную (гетероморфоз). В первом случае регенерирует орган, который был удален или разрушен, во втором – на месте удаленного органа развивается другой.

Атипичная регенерация чаще встречается у беспозвоночных.

Регенерацию стимулируют гормоны гипофиза и щитовидной железы . Различают несколько способов регенерации:

Эпиморфоз или полная регенерация – восстановление раневой поверхности, достраивание части до целого (например, отрастание хвоста у ящерицы, конечности у тритона).

Морфоллаксис – перестройка оставшейся части органа до целого, только меньших размеров. Для этого способа характерна перестройка нового из остатков старого (например, восстановление конечности у таракана).

Эндоморфоз – восстановление за счет внутриклеточной перестройки ткани и органа. Благодаря увеличению числа клеток и их размеров масса органа приближается к исходному.

У позвоночных репаративная регенерация осуществляется в следующей форме:

Полная регенерация – восстановление исходной ткани после ее повреждения.

Регенерационная гипертрофия , характерная для внутренних органов. При этом раневая поверхность заживает рубцом, удаленный участок не отрастает и форма органа не восстанавливается. Масса оставшейся части органа увеличивается за счет увеличения числа клеток и их размеров и приближается до исходной величины. Так у млекопитающих регенерирует печень, легкие, почки, надпочечники, поджелудочная, слюнные, щитовидная железа.

Внутриклеточная компенсаторная гиперплазия ультраструктур клетки. При этом на месте повреждения образуется рубец, а восстановление исходной массы происходит за счет увеличения объема клеток, а не их числа на основе разрастания (гиперплазии) внутриклеточных структур (нервная ткань).

Системные механизмы обеспечиваются взаимодействием регуляторных систем: нервной, эндокринной и иммунной .

Нервная регуляция осуществляется и координируется центральной нервной системой. Нервные импульсы, поступая в клетки и ткани, вызывают не только возбуждение, но и регулируют химические процессы, обмен биологически активных веществ. В настоящее время известно более 50 нейрогормонов. Так, в гипоталамусе вырабатывается вазопрессин, окситоцин, либерины и статины, регулирующие функцию гипофиза. Примерами системных проявлений гомеостаза являются сохранение постоянства температуры, артериального давления.

С позиций гомеостаза и адаптации, нервная система является главным организатором всех процессов организма. В основе приспособления, уравновешивания организмов с окружающими условиями, по Н.П. Павлову, лежат рефлекторные процессы. Между разными уровнями гомеостатического регулирования существует частная иерархическая соподчиненность в системе регуляции внутренних процессов организма (Рис. 12).

кора полушарий и отделы головного мозга

саморегуляция по принципу обратной связи

периферические нервно-регуляторные процессы, местные рефлексы

Клеточный и тканевой уровени гомеостаза

Рис. 12. — Иерархическая соподчиненность в системе регуляции внутренних процессов организма.

Самый первичный уровень составляют гомеостатические системы клеточного и тканевого уровня. Над ними представлены периферические нервные регуляторные процессы типа местных рефлексов. Далее в этой иерархии располагаются системы саморегуляции определенных физиологических функций с разнообразными каналами «обратной связи». Вершину этой пирамиды занимает кора больших полушарий и головной мозг.

В сложном многоклеточном организме как прямые, так и обратные связи осуществляются не только нервными, но и гормональными (эндокринными) механизмами. Каждая из желез, входящая в эндокринную систему, оказывает влияние на прочие органы этой системы и, в свою очередь, испытывает влияние со стороны последних.

Эндокринные механизмы гомеостаза по Б.М. Завадскому, это – механизм плюс-минус взаимодействия, т.е. уравновешивание функциональной активности железы с концентрацией гормона. При высокой концентрации гормона (выше нормы) деятельность железы ослабляется и наоборот. Такое влияние осуществляется путем действия гормона на продуцирующую его железу. У ряда желез регуляция устанавливается через гипоталамус и переднюю долю гипофиза, особенно при стресс-реакции.

Эндокринные железы можно разделить на две группы по отношению их к передней доле гипофиза. Последняя считается центральной, а прочие эндокринные железы – периферическими. Это разделение основано на том, что передняя доля гипофиза продуцирует так называемые тропные гормоны, которые активируют некоторые периферические эндокринные железы. В свою очередь, гормоны периферических эндокринных желез действуют на переднюю долю гипофиза, угнетая секрецию тропных гормонов.

Реакции, обеспечивающие гомеостаз, не могут ограничиваться какой-либо одной эндокринной железой, а захватывает в той или иной степени все железы. Возникающая реакция приобретает цепное течение и распространяется на другие эффекторы. Физиологическое значение гормонов заключается в регуляции других функций организма, а потому цепной характер должен быть выражен максимально.

Постоянные нарушения среды организма способствуют сохранению его гомеостаза в течение длительной жизни. Если создать такие условия жизни, при которых ничто не вызывает существенных сдвигов внутренней среды, то организм окажется полностью безоружен при встрече с окружающей средой и вскоре погибает.

Объединение в гипоталамусе нервных и эндокринных механизмов регуляции позволяет осуществлять сложные гомеостатические реакции, связанные с регуляцией висцеральной функции организма. Нервная и эндокринная системы являются объединяющим механизмом гомеостаза.

Примером общей ответной реакции нервных и гуморальных механизмов является состояние стресса, которое развивается при неблагоприятных жизненных условиях и возникает угроза нарушения гомеостаза. При стрессе наблюдается изменение состояния большинства систем: мышечной, дыхательной, сердечно-сосудистой, пищеварительной, органов чувств, кровяного давления, состава крови. Все эти изменения являются проявлением отдельных гомеостатических реакций, направленных на повышение сопротивляемости организма к неблагоприятным факторам. Быстрая мобилизация сил организма выступает как защитная реакция на состояние стресса.

При «соматическом стрессе» решается задача повышения общей сопротивляемости организма по схеме, приведенной на рисунке 13.

Рис. 13 — Схема повышения общей сопротивляемости организма при

В организме высших животных выработались приспособления, противодействующие многим влияниям внешней среды, обеспечивающие относительно постоянные условия существования клеток. Это имеет важнейшее значение для жизнедеятельности целостного организма. Иллюстрируем это примерами. Клетки организма теплокровных животных, т. е. животных, обладающих постоянной температурой тела, нормально функционируют лишь в узких температурных границах (у человека в пределах 36-38°). Сдвиг температуры за пределы этих границ приводит к нарушению жизнедеятельности клеток. Вместе с тем организм теплокровных животных может нормально существовать при значительно более широких колебаниях температуры внешней среды. Например, полярный медведь может жить при температуре — 70° и +20-30°. Это связано с тем, что в целостном организме регулируется его теплообмен с окружающей средой, т. е. теплообразование (интенсивность, химических процессов, происходящих с освобождением тепла) и теплоотдача. Так, при низкой температуре внешней среды теплообразование увеличивается, а теплоотдача уменьшается. Поэтому при колебаниях внешней температуры (в некоторых пределах) сохраняется постоянство температуры тела.

Функции клеток организма нормальны лишь при относительном постоянстве осмотического давления, обусловленного постоянством содержания в клетках электролитов и воды. Изменения осмотического давления — его уменьшение или его увеличение — приводят к резким нарушениям функций и структуры клеток. Организм же как целое может некоторое время существовать и при избыточном поступлении и при лишении его воды, и при больших и малых количествах солей в пище. Это объясняется наличием в организме приспособлений, способствующих поддержанию
постоянства количества воды и электролитов в теле. В случае избыточного поступления воды значительные ее количества быстро выделяются из организма выделительными органами (почками, потовыми железами, кожей), а при недостатке воды она удерживается в теле. Равным образом выделительные органы регулируют содержание электролитов в организме: они быстро выводят избыточные их количества или удерживают их в жидкостях организма при недостаточном поступлении солей.

Концентрация отдельных электролитов в крови и в тканевой жидкости, с одной стороны, и в протоплазме клеток — с другой, различна. В крови и в тканевой жидкости содержится больше ионов натрия, а в протоплазме клеток больше ионов калия. Различие концентрации ионов внутри клетки и вне ее достигается специальным механизмом, удерживающим ионы калия внутри клетки и не позволяющим накапливаться в клетке ионам натрия. Этот механизм, природа которого еще не ясна, назван натрий-калиевым насосом и связан с процессом обмена веществ клетки.

Клетки организма весьма чувствительны к сдвигам концентрации водородных ионов. Изменение концентрации этих ионов в ту или другую сторону резко нарушает жизнедеятельность клеток. Для внутренней среды организма характерно постоянство концентрации водородных ионов, зависящее от наличия в крови и тканевой жидкости так называемых буферных систем (стр. 48) и от деятельности органов выделения. При увеличении содержания кислот или щелочей в крови они быстро выводятся из организма и таким путем поддерживается постоянство концентрации водородных ионов внутренней среды.

Клетки, особенно нервные, очень чувствительны к изменению уровня сахара в крови, служащего важным питательным веществом. Поэтому большое значение для процесса жизнедеятельности имеет постоянство содержания сахара в крови. Оно достигается тем, что при повышении в крови уровня сахара в печени и мышцах синтезируется из него откладывающийся в клетках полисахарид — гликоген, а при понижении уровня сахара в крови гликоген расщепляется в печени и мышцах и освобождается виноградный сахар, поступающий в кровь.

Постоянство химического состава и физико-химических свойств внутренней среды является важной особенностью организмов высших животных. Для обозначения этого постоянства У. Кеннон предложил термин, получивший широкое распространение, — гомеостаз. Выражением гомеостаза является наличие ряда биологических констант, т. е. устойчивых количественных показателей, характеризующих нормальное состояние организма. Такими постоянными по величине показателями являются: температура тела, осмотическое давление крови и тканевой жидкости, содержание в них ионов натрия, калия, кальция, хлора и фосфора, а также белков и сахара, концентрация водородных ионов и ряд других.

Отмечая постоянство состава, физико-химических и биологических свойств внутренней среды, следует подчеркнуть, что оно является не абсолютным, а относительным и динамическим. Это постоянство достигается непрерывно совершаемой работой ряда органов и тканей, в результате которой выравниваются происходящие под влиянием изменений внешней среды и в результате жизнедеятельности организма сдвиги в составе и физико-химических свойствах внутренней среды.

Роль разных органов и их систем в сохранении гомеостаза различна. Так, система органов пищеварения обеспечивает поступление в кровь питательных веществ в том виде, в каком они могут быть использованы клетками организма. Система органов кровообращения осуществляет непрерывное движение крови и транспорт различных веществ в организме, в результате чего питательные вещества, кислород и различные химические соединения, образующиеся в самом организме, поступают к клеткам, а продукты распада, в том числе углекислота, выделяемые клетками, переносятся к органам, которые их выводят из организма. Органы дыхания обеспечивают поступление кислорода в кровь и удаление углекислого газа из организма. Печень и ряд других органов осуществляют значительное число химических превращений — синтез и расщепление многих химических соединений, имеющих значение в жизнедеятельности клеток. Органы выделения — почки, легкие, потовые железы, кожа — удаляют из организма конечные продукты распада органических веществ и поддерживают постоянство содержания воды и электролитов в крови, а следовательно, в тканевой жидкости и в клетках организма.

В поддержании гомеостаза важнейшая роль принадлежит нервной системе. Чутко реагируя на различные изменения внешней или внутренней среды, она так регулирует деятельность органов и систем, что предупреждаются и выравниваются сдвиги и нарушения, которые происходят или могли бы произойти в организме.

Благодаря развитию приспособлений, обеспечивающих относительное постоянство внутренней среды организма, его клетки менее подвержены изменчивым влияниям внешней среды. Согласно Кл. Бернару, «постоянство внутренней среды является условием свободной и независимой жизни».

Гомеостаз имеет определенные границы. При пребывании, особенно длительном, организма в условиях, которые значительно отличаются от тех, к которым он приспособлен, гомеостаз нарушается и могут произойти сдвиги, несовместимые с нормальной жизнью. Так, при значительном изменении внешней температуры в сторону как ее повышения, так и понижения, температура тела может повыситься или понизиться и может наступить перегревание или охлаждение организма, приводящее к гибели. Равным образом, при значительном ограничении поступления в организм воды и солей или полном лишении его этих веществ относительное постоянство состава и физико-химических свойств внутренней среды через некоторое время нарушается и жизнь прекращается.

Высокий уровень гомеостаза возникает лишь на определенных этапах видового и индивидуального развития. Низшие животные не обладают достаточно развитыми приспособлениями для смягчения или устранения влияний изменений внешней среды. Так, например, относительное постоянство температуры тела (гомойотермия) поддерживается лишь у теплокровных животных. У так называемых холоднокровных животных температура тела близка к температуре внешней среды и представляет переменную величину (пойкилотермия). У новорожденного животного нет такого постоянства температуры тела, состава и свойств внутренней среды, как у взрослого организма.

Даже небольшие нарушения гомеостаза приводят к патологии, и потому определение относительно постоянных физиологических показателей, таких, как температура тела, артериальное давление крови, состав, физико-химические и биологические свойства крови и т. п., имеет большое диагностическое значение.

Гомеостаз и проблемы приполярной медицины (методологические аспекты адаптации) Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

ПРОБЛЕМЫ АДАПТАЦИИ ЧЕЛОВЕКА НА СЕВЕРЕ

УДК 612.017.2(1-17)

ГОМЕОСТАЗ И ПРОБЛЕМЫ ПРИПОЛЯРНОЙ МЕДИЦИНЫ (МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АДАПТАЦИИ)

Лев Евгеньевич ПАНИН

НИИ биохимии СО РАМН

630117, г. Новосибирск, ул. Тимакова, 2

При адаптации человека к контрастным природно-климатическим условиям высоких широт происходит изменение всех видов обмена: белков, жиров, углеводов, витаминов и биоэлементов. Организм переходит на новый уровень гомеостаза, для которого характерны иные нормы химического состава внутренней среды, иные нормы его здоровья. Перестройка основных видов обмена меняет в организме характер «метаболического обусловливания». Это отражается на работе (реактивности) таких систем, как система воспаления или иммунитета, что способствует хронизации воспалительных процессов и большей подверженности инфекционной патологии. Инициирующую роль в адаптационных изменениях играют высшая и вегетативная нервные системы, а также подкорковые нейрогуморальные структуры.

Ключевые слова: Север, гомеостаз, адаптация человека, здоровье.

Сибирь и Азиатский Север нашей страны уникальны по своему геологическому прошлому. В доледниковую эпоху — это территории с мягким субтропическим климатом и обильной растительностью. В постледниковый период — это район низких температур и вечной мерзлоты. На территории Якутии толщина многолетнемерзлых пород достигает 500 и более метров. В Оймяконской котловине Якутии находится один из полюсов холода северного полушария (—70 °С). Все это способствовало тому, что основные природные энергоресурсы на основе растительного сырья формировались именно здесь. По мнению американских экспертов, в целом за полярным кругом может залегать 90 млрд баррелей нефти, 47 млрд м3 природного газа и 44 млрд м3 газового конденсата. Значительная доля этого богатства приходится на Сибирь и Азиатский Север. Здесь проживают малочисленные азиатские народности, которые могут быть предметом изучения уже сложившихся механизмов адаптации человека к экстремальным природно-климатическим условиям. Этот исторический опыт может быть очень полезным для оптимизации процессов адаптации (акклиматизации) пришлого населения. Однако без глубокого изучения этих механизмов трудно разрабатывать эффективную систему профилактики заболеваний и оказания населению медицинской помощи. Сегодня на территории Сибири и Севера добывают нефть, газ, уголь, золото, алмазы, полиметаллические руды и т. д. С точки зрения перспективы добычи энергоресурсов (нефть, газ, газоконденсат) большой интерес представляют шельфы Северного Ледовитого океана. Это определяло и будет

определять в дальнейшем миграцию сюда пришлого населения из других более мягких в климатическом отношении районов.

Адаптация человека к экстремальным экологическим условиям, состояние его здоровья и работоспособности тесно связаны. Все это делало необходимым разработку нового направления в здравоохранении — приполярной медицины. Именно с этой целью в 1970 г. был создан в г. Новосибирске Сибирский филиал Академии медицинских наук. Его возглавил известный в стране ученый-клиницист В.П. Казначеев. Он же стал директором первого в Новосибирске академического института — Института клинической и экспериментальной медицины (ИКЭМ СФ АМН СССР).

Вклад коллектива ИКЭМ, а в дальнейшем и других институтов (физиологии, биохимии, терапии) в развитие нового направления огромен. В результате интенсивной экспедиционной деятельности на территории Азиатского Севера и Антарктиды стали складываться совершенно новые представления об адаптации человека как процессе (гомеорезис) и адаптации как состоянии (гомеостазис), которые на Севере порою трудно разделить. Оказалось, что в экстремальных условиях высоких широт изменяются все виды обмена: белков, жиров, углеводов, витаминов, макро- и микроэлементов. Формируется полярный метаболический тип. Организм переходит на новый уровень гомеостаза, для которого характерны иные экологически обусловленные нормы состояния его внутренней среды (кровь, лимфа, межклеточная жидкость), иные критерии оценки функциональной активности органов и систем. Например,

Панин Л.Е. — академик РАМН, д.м.н., проф., директор

для энергетического обмена важную роль играет переключение его с углеводного типа на липидный [1, 2]. Это приводит к тому, что вклад углеводов в энергетический обмен организма становится ниже, а жиров (липидов) — выше. В крови увеличивается содержание транспортных форм жира — липопротеинов очень низкой (ЛПОНП) и низкой (ЛПНП) плотности, т. е. тех форм, которые относят к атерогенным. Однако на Севере это не приводит к развитию атеросклероза или ишемической болезни сердца. Высокая активность связанной с эндотелием сосудов липопротеиновой липазы и печеночной триглицеридлипазы способствует значительному увеличению содержания липо-протеинов высокой плотности (ЛПВП), которые относят к антиатерогенной фракции ЛП. Баланс атерогенных и антиатерогенных форм ЛП в крови восстанавливается. Более того, он даже смещается в сторону антиатерогенных форм. Относительное содержание ЛПВП в крови может увеличиваться до 60 %, а это благоприятное явление. Конечно, факторы риска сердечно-сосудистой патологии на Севере существуют, и они те же, что и в других регионах мира. Это стресс (состояние тревожности), неправильное питание, гиподинамия, вредные привычки (курение, алкоголизм). На Севере они действуют значительно активнее.

ЛПОНП и ЛПНП являются также факторами риска для развития гипертензивных состояний и диабета. Нами впервые было показано, что апо-липопротеин В (апо В), входящий в структуру ате-рогенных форм ЛП, обладает контринсулярным действием и способствует развитию диабета 2-го типа. Диагноз «диабет» часто ставится по обнаружению сахара в моче. Однако на Севере у людей снижается порог реабсорбции в почечных канальцах для сахара и других низкомолекулярных соединений, например, таких как витамины [3]. Появление сахара в моче сочетается с низким содержанием его в крови, содержание инсулина в крови также уменьшается. Такой диабет, экологически обусловленный, носит функциональный, транзиторный характер. Однако нужно помнить, что на Севере легко может развиться и диабет 2-го типа. Если человек находится в состоянии хронического стресса, употребляет избыточное количество углеводов и для него характерна гиподинамия, то вы имеете полный набор факторов риска для развития диабета 2-го типа. Врач, работающий на Крайнем Севере, об этих особенностях должен знать.

Экстремальные условия Севера и приполярных территорий человек, конечно, воспринимает как стрессовые. Но он не может находиться постоянно в состоянии стресса. Хорошо известно, что последний сопровождается повышением в крови содержания стероидных гормонов. Однако на Севере у человека их концентрация незначительно выше по сравнению с другими более мягкими

климатическими районами страны. Оказалось, что организм использует еще один дополнительный механизм реакции на стресс — снижает содержание инсулина в крови, который играет роль контргормона по отношению к глюкокортикои-дам. Этот диабет мы назвали «диабетом напряжения» [2]. Его наблюдал еще Клод Бернар, когда у голодающих кроликов обнаружил сахар в моче при скармливании им моркови. Он назвал его «hunger diabetes» — «голодный диабет». Это было в 80-х годах XIX столетия. Позднее в своих работах мы воспроизвели эти результаты. Показано, что при голодании сахар в моче появляется при нормальном содержании его в крови. Механизм данного явления был раскрыт нами позднее. Оказалось, что он связан с контринсулярным эффектом содержащих апо В ЛПНП и ЛПОНП, которые уменьшают поглощение глюкозы тканями, а в почках это сопровождается снижением порога реабсорбции. Именно такой диабет лежит в основе переключения энергетического обмена с углеводного типа на липидный в экстремальных условиях Крайнего Севера. В этих условиях основным источником углеводов, необходимых для мозга и других тканей, становятся процессы гликонеоге-неза — образования глюкозы из белков и частично жиров. Они протекают в печени. Это нами было экспериментально подтверждено.

Подобные изменения всех видов обмена веществ, естественно, предъявляют другие требования к характеру питания человека. На Севере снижается потребность в углеводах и повышается потребность в белках и жирах. Снижение интенсивности углеводного обмена уменьшает потребность организма в ряде водорастворимых витаминов, таких как Вр В2 [3]. Одновременное усиление жирового обмена повышает потребность в жирорастворимых витаминах, таких как А, D, Е, играющих роль антиоксидантов по отношению к ненасыщенным жирным кислотам. Организм человека на Севере предъявляет особые требования к питанию и ведет себя как тонкая самонастраивающаяся система.

На Севере большое значение также приобретает еще одна проблема. Это низкая минерализация воды в местных реках, обусловленная разбавлением их стока в связи с активным таянием снега весной и летом. В этот период возникает проблема дефицита макро- и микроэлементов. Известно, что минеральные вещества играют важную роль в ассимиляции организмом витаминов. Использование в пищу низкоминерализованной воды приводит к развитию вторичных гиповитаминозов [3]. Мы показали, что успешное решение этой проблемы на Севере связано с использованием витаминноминеральных композиций. Сегодня мы знаем, что аналогичная задача решалась и в космической медицине. Нами на Севере широко использовались не только такие витаминно-минеральные компо-

зиции, но и естественные дополнительно витаминизированные продукты питания (соки, молоко, дрожжевой напиток). Оказалось, что они гораздо эффективнее решают проблему гиповитаминозов, чем аптечные поливитаминные препараты.

В науке есть такое понятие как «обусловливающий фактор». Занимаясь проблемой адаптации человека на Севере, мы пришли к выводу, что здесь важную роль играет «метаболическое обусловливание» [2]. Известно, что макрофаг занимает ключевые позиции в обмене липопротеинов крови: ЛПВП, ЛПНП и ЛПОНП. На Севере у человека обмен липопротеинов значительно выше. Это ложится большой нагрузкой на макрофаги, особенно их печеночный пул. Однако макрофаг отвечает и за многие другие функции. Известно, что макрофаг — ключевая клетка системы иммунитета. Переключение макрофагов на другие функции снижает их роль в формировании иммунного ответа. Например, на Севере это приводит к «прорыву» антигенов кишечной микрофлоры в лимфоидную систему организма с последующим усилением иммунного ответа. По данным Д.Н. Маянского [4], у северян выявлены высокие титры антител к общей аллергеноактивной фракции энтеробактерий. Это наиболее ярко проявляется первые 10 лет проживания на Севере. Угнетение работы «макро-фагального фильтра» в отношении бактериальновирусной инфекции определяет большую подверженность человека на Севере инфекционным заболеваниям. Похожая ситуация складывается и в отношении течения воспалительных процессов.

Нами впервые было показано, что макрофаг отвечает за процессы клеточной регенерации в патологическом очаге любой этиологии. Усиление экспрессии генов и синтеза белка в клетках в очаге воспаления происходит под влиянием кооперативного механизма действия продуктов деградации клеток, стероидных гормонов и ЛПВП. Он реализуется в макрофагах и приводит к образованию биологически активного комплекса «восстановленные формы стероидных гормонов (тетрагидросоединения) — апо А-1». Последний запускает процессы регенерации. Угнетение фагоцитарной активности макрофагов подавляет действие этого механизма, что способствует хронизации воспалительной патологии у человека на Севере. С этим явлением врачи постоянно сталкиваются.

Воспаление и иммунитет тесно связаны друг с другом. «Воспаление, — писал И.И. Мечников, — является важнейшим проявлением иммунитета организма» [5]. Эту же мысль в своих работах развивал И.В. Давыдовский. Он писал: «Можно говорить о принципиальной близости иммунитета к воспалению — все равно, будет ли стоять вопрос о значении иммунитета для воспаления или, наоборот, о значении воспаления для иммунитета» [6]. На Севере легко убеждаешься, что это действительно так.

Север — это холод. Человек, адаптированный к холоду, предпочтительнее окисляет жирные кислоты, что и было нами показано. Часть энергии окисления тратится на обогрев организма, а часть — на выполнение химической или физической работы. На Севере теплопродукция выше, что приводит к снижению коэффициента полезного действия физической работы. Отсюда следует: чтобы нормально выполнять физическую работу на Севере, суточная калорийность пищевого рациона человека должна быть выше на 10 %, чем это необходимо в регионах с умеренным климатом.

Интересно, что адаптированный к холоду человек старается снизить свои теплопотери. У него снижается количество холодовых точек и средневзвешенная температура кожи [7, 8], изменяется температурная чувствительность центральных ги-поталамических терморецепторов (sat point) [9]. Это приводит к некоторому уменьшению температуры ядра тела. Мы говорим, что система терморегуляции переходит на другой уровень гомеостаза. Однако на Севере могут быть и исключения из общего правила. Люди, стремящиеся носить очень теплую одежду, утрачивают эти особенности адаптации к холоду. Именно у них нередки случаи обморожения и даже замерзания, что наблюдается часто в состоянии алкогольного опьянения.

Выявлены особенности использования фармакологических препаратов для лечения различных заболеваний на Севере. Они связаны с повышенным окислением лекарств в системе метаболизма ксенобиотиков организма и с активным их клиренсом. Данная проблема нуждается в дальнейшем изучении.

Проживая в средних и низких широтах, мы все привыкаем к закономерной и неизбежной смене дня и ночи. Это формирует в организме циркадные (околосуточные) ритмы. Ритмичной становится активность всех функциональных систем организма. На Севере светопериодика совсем другая. Полярный день сменяется полярной ночью, а между ними действует более естественная для нас смена дня и ночи, определяющая привычную фотопериодику суток. Внутрисистемные и многочисленные межсистемные связи в организме нарушаются. Возникают десинхронозы, которые лежат в основе формирования хронопатологии у человека на Севере. Клинически это проявляется в снижении умственной и физической работоспособности, нарушении сна, эмоциональной нестабильности, непредсказуемости поведения человека и т. д. [10].

В период полярной ночи возникают признаки сенсорной депривации, развиваются депрессивные состояния, иногда порождающие суицидные поступки. В период полярного дня доминируют повышенная возбудимость центральной нервной системы, раздражительность, нарушение сна, различные вегетативные расстройства, в первую

очередь кардиогенного характера и т. д. Все это нуждается в правильной психотропной терапии, грамотном поведении врачей — невропатолога и психиатра.

В развитии психосоматической патологии на Севере важную роль играет «синдром психоэмоционального напряжения». Ведущим его признаком является развитие тревожности [10]. Тревожность — это эмоциональная окраска состояния, которое характеризуется ожиданием непредсказуемой угрозы и опережающей мобилизацией энергетических ресурсов и резервных возможностей организма. Функционально близким понятием является дистресс по Селье [11]. Клинически тревожность сопровождается повышением внутренней напряженности, раздражительности и при нарастании тревожной симптоматики может переходить в невроз или депрессию. Такие состояния хорошо снимаются транквилизаторами бензодиазепинового ряда (седуксен, элениум), которые подавляют активность моноаминоэргических систем мозга. Отсюда следует, что тревожность формируется на фоне повышения активности центральных моноаминергических систем: норадренергической, дофаминергический и серотонинергической [12]. Доминирующую роль играет все-таки норадренергическая система. Вы-

ход в психосоматическую патологию здесь определяется индивидуальными особенностями высшей нервной деятельности. У интровертов — это развитие ишемической болезни сердца, у экстравертов — гипертонической болезни. Однако могут быть и другие проявления психосоматической патологии: заболевания нервной системы, язвенная болезнь желудка и 12-перстной кишки. Увеличивается также процент инфекционных и простудных заболеваний.

На Крайнем Севере мы также столкнулись с более высокой зависимостью человека от алкоголя. Формирование такой зависимости здесь идет быстрее, чем в умеренных широтах (примерно на 5 лет раньше). Оказалось, что у северян в различных клетках снижается скорость гликолиза, метаболическим ответвлением которого является образование эндогенного (собственного) этанола (ЭЭ). Снижение образования ЭЭ, участвующего в синтезе гормонов позитивного настроения, приводит к потребности повысить его содержание в крови за счет алкогольных напитков. Постепенно это формирует метаболическую зависимость от алкоголя. В дальнейшем уже в условиях эксперимента нами была разработана пропись антиалкогольного препарата «РЬ—алко», повышающего содержание ЭЭ

Фактический результат действия

Рис. Схема психосоматических взаимоотношений, лежащих в основе адаптивного поведения организма, компенсации функций и развития психосоматической патологии, если не удается достичь необходимого результата действия

в крови и получено разрешение на его применение для коррекции отмеченных выше нарушений обмена веществ у человека. Препарат оказался весьма эффективным и широко применяется для лечения алкогольной зависимости. Описанные выше особенности состояния здоровья человека являются проявлением системных изменений.

Адаптационно-компенсаторные механизмы человека в субэкстремальных и экстремальных условиях определяются, прежде всего, работой природных гомеостатических систем в новых условиях существования. Ведущими являются такие системы, как энергетический, температурный, водно-солевой, иммуноструктурный, кислотнощелочной гомеостаз и др. В различных экологических условиях вклад этих систем в механизмы адаптации будет разным, что позволяет говорить о формировании различных экологически обусловленных метаболических типов. В высоких широтах — это полярный метаболический тип. Инициирующую роль в его формировании играет высшая и вегетативная нервная системы, а также подкорковые нейрогуморальные механизмы регуляции. Схематически эти взаимоотношения представлены на рисунке.

Несмотря на свою уникальную структурнофункциональную организацию и автономность, гомеостатические системы связаны между собой многочисленными метаболическими связями. Благодаря этим (межсистемным) связям оказывается возможной работа компенсаторных механизмов при нарушении функций отдельных гомеостатических систем. Благодаря этим связям осуществляется влияние на течение типовых физиологических и патологических процессов: регенерацию, воспаление, формирование иммунодефицитов и аутоиммунной патологии.

Работа любых гомеостатических систем (адаптационных механизмов) требует больших энергетических затрат. Поэтому энергетический гомеостаз, поставляющий необходимое количество «энергетического горючего» (АТФ), занимает ключевые позиции в процессах адаптации. Данный гомеостаз оказывает самое большое влияние на состояние обмена веществ в целом и различные метаболические связи. Выше уже отмечалось, что в условиях значительного функционального напряжения в организме происходит переключение энергетического обмена (гомеостаза) с углеводного типа на липидный. Потребление тканями углеводов снижается, а потребление липидов возрастает. В результате усиления гликонеогенеза изменяется и обмен белков. Снижается потребность в ряде водорастворимых витаминов и возрастает потребность в жирорастворимых витаминах. В условиях Севера формируется полярный метаболический тип, которому соответствует другой уровень гомеостаза, т. е. постоянства химического состава внутренней среды.

Таким образом, мы говорим, что в новых экологических условиях организм переходит на новый уровень гомеостаза, которому соответствует и новый уровень состояния его здоровья. Сам процесс перехода с одного уровня гомеостаза на другой обозначается термином «гомеорезис». Он определяет адаптацию как процесс. В условиях выраженного психоэмоционального напряжения или при наличии дефектов в работе каких-либо гомеостатических систем можно говорить о незавершенной адаптации [7]. В таких случаях возможно включение компенсаторных механизмов за счет других гомеостатических систем. Если этого оказывается недостаточно, развивается предпато-логическое состояние, которое затем переходит в патологию.

Данный методологический подход сегодня опирается на огромный фактический материал, полученный в различных институтах СО РАМН, занимающихся проблемой адаптации человека к экологическим условиям Сибири и Азиатского Севера. Он очень продуктивен и может быть востребован при формировании систем жизнеобеспечения человека в период освоения государством природных ресурсов шельфа Северного Ледовитого океана.

Список литературы

1. Панин Л.Е. Энергетические аспекты адаптации. Л., 1978. 190 с.

Panin L.E. Energetic aspects of adaptation L., 1978. 190 p.

2. Панин Л.Е. Биохимические механизмы стресса. Новосибирск: Наука, 1983. 232 с.

Panin L.E. Biochemical mechanisms of stress. Novosibirsk: Nauka, 1983. 232 p.

3. Механизм адаптации человека в условиях высоких широт / Ред. В.П. Казначеев. Л.: Медицина, 1980. 199 с.

Mechanisms of human adaptation to high latitude environmental conditions / Ed. V.P. Kaznacheev. L.: Meditsina, 1980. 199 p.

4. Маянский Д.Н. Клетка Купфера и система мононуклеарных фагоцитов. Новосибирск: Наука, 1981. 168 с.

Mayansky D.N. Kupffer cell and mononuclear phagocyte system. Novosibirsk: Nauka, 1981. 168 p.

5. Мечников И.И. Лекции по сравнительной патологии человека. М., 1917.

Metchnikov I.I. Lectures on the comparative human pathology. M., 1917.

6. Давыдовский И.В. Общая патология человека. М.: Медицина, 1969. 610 с.

Davydovskii I.V. Common human pathology. M.: Meditsina, 1969. 610 p.

7. Кривощеков С.Г., Охотников С.В. Производственные миграции и здоровье человека на Севере. Новосибирск: СО РАМН, 2000. 117 с.

Krivoschekov S.G., Okhotnikov S. V. Industrial migrations and human health in the North. Novosibirsk: SO RAMN, 2000. 117 p.

8. Козырева Т.В., Якименко М.А. К вопросу о температурной чувствительности человека к холоду // Физиол. журн. СССР. 1978. 64. (2). 220-225.

Kozyreva T. V., Yakimenko M.A. On the human temperature sensitivity to cold // Fiziol. zhurn. SSSR. 1978. 64. (2). 220-225.

9. Козырева Т.В. Активность центральных и периферических терморецепторов при длительной адаптации к холоду и действии норадреналина // Организм и среда. Новосибирск: СО РАМН, 2003. 80-94.

Kozyreva T.V. The activity of central and peripheral thermoreceptors at long cold adaptation and noradrenaline action // Organism and the environment. Novosibirsk: SO RAMN, 2003. 80-94.

10. Панин Л.Е., Соколов В.П. Психосоматические взаимоотношения при хроническом эмоциональном напряжении. Новосибирск: Наука, 1981. 178 с.

Panin L.E., Sokolov V.P. Psychosomatic interrelations at chronic emotional stress. Novosibirsk: Nauka, 1981. 178 p.

11. Селье Г. Концепция стресса, как мы ее представляем в 1976 году // Новое о гормонах и механизмах их действия. Киев, 1977. 21-51.

Selye H. The concept of stress, as we understand it in 1976 // New on hormones and mechanisms of their action. Kiev, 1977. 21-51.

12. Панин Л.Е., Усенко Г.А. Тревожность, адаптация и донозологическая диспансеризация. Новосибирск: СО РАМН, 2004. 315 с.

Panin L.E., Usenko G.A. Anxiety, adaptation and prenosological dispensary. Novosibirsk: SO RAMN, 2004. 315 p.

HOMEOSTASIS AND PROBLEMS OF CIRCUMPOLAR HEALTH (METHODOLOGICAL ASPECTS OF ADAPTATION)

Lev Evgenjevich PANIN

Scientific Research Institute of Biochemistry of SB RAMS 630117, Novosibirsk, Timakov st., 2

The change of all types of metabolism: proteins, fats, carbohydrates, vitamins and bioelements is observed during human adaptation to contrasting natural-climatic conditions of high latitudes. The organism moves to a new level of homeostasis, which is characterized by different norms of the chemical composition of the internal environment, other regulations (standards) of its health. The alterations of the main types of metabolism in an organism change the nature of the «metabolic conditioning». This is reflected in the work (reactivity) of such systems as a system of inflammation or immunity, which contributes to chronic inflammatory processes and greater susceptibility to infectious disease. The central and vegetative nervous system, as well as neurohumoral subcortical structures play initial role in the adaptive changes.

Key words: North, homeostasis, human adaptation, health.

Panin L.E. — academician of RAMS, doctor of medical sciences, professor, director

ГОМЕОСТАЗ, КАК ПОСТОЯНСТВО НЕПОСТОЯННОГО (обзор литературы) Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES, eEdition — 2018 — N 4

УДК: 611

ГОМЕОСТАЗ, КАК ПОСТОЯНСТВО НЕПОСТОЯННОГО

(обзор литературы)

В.В. ЕСЬКОВ*, К.А. ХАДАРЦЕВА**, О.Е. ФИЛАТОВА*, Д.В. ИВАНОВ**

*Сургутский государственный университет, пр-т. Ленина, д. 1, Сургут, Ханты-Мансийский автономный округ, 628403, Россия Тульский государственный университет, пр-т Ленина, д. 92, Тула, 30012, Россия

Аннотация. В обзоре проведен анализ литературных источников, в которых излагаются отдельные аспекты такого состояния внутренней среды организма человека, как гомеостаз. Гомеостаз представляется как относительное постоянство внутренней среды, в которой непрерывно происходит видоизменение клеток, тканей, биологических жидкостей, гормонов, ферментов, метаболитов. А это и есть непостоянство. Все сложные системы (complexity) — системы третьего типа (в терминологии теории хаоса и самоорганизации систем) постоянно эволюционируют. При этом системный анализ и синтез позволяют вести поиск вариантов внешнего управления такими сложными системами. Гомеостаз в организме зависит от активности тонической и фазической моторных систем, сопряженных с вегетативной регуляцией и комплексом ГАМК-допамин. Определены экзогенные и эндогенные синтоксины и кататоксины, способствующие модуляции программ адаптации, тем самым обеспечивающие «постоянство непостоянного». Определена также роль крови и ее компонентов (эритрона и лейкона), возможности ее самоорганизации при определенных условиях, в том числе при передаче информации от слабых управляющих воздействий электромагнитных полей различной структуры. Показана важность метода спектрофотомет-рии аутофлуоресценции в диагностике.

Ключевые слова: гомеостаз, теория хаоса и самоорганизации, информация, управление в живых системах, системный анализ и синтез, постоянство непостоянного, фазатон мозга, третья парадигма, син-токсические и кататоксические программы адаптации, аутофлуоресценция.

HOMEOSTASIS, AS THE CONSTANCY OF THE INCONSTANCY

(literature review)

V.V. ES’KOV*, К.А. KHADARTSEVA**, О.Е. FILATOVA*, D.V. IVANOV**

Surgut State University, Lenin Ave., 1, Surgut, Khanty-Mansiysk Autonomous Okrug, 628403, Russia Tula State University, 92, Lenina Ave., Tula, 30012, Russia

Abstract. The review analyzes literature sources in which certain aspects of the state of the internal environment of the human body, such as homeostasis, are presented. Homeostasis is represented as a relative constancy of the internal environment, in which the cells, tissues, biological fluids, hormones, enzymes, metabolites continuously change. And this is inconstancy. All complex systems (complexity) — systems of the third type (in the terminology of the theory of chaos and self-organization of systems) are constantly evolving. At the same time, system analysis and synthesis allow searching for variants of external control of such complex systems. Homeostasis in the body depends on the activity of tonic and phasic motor systems, coupled with vegetative regulation and the GABA-dopamine complex. Exogenous and endogenous syntoxins and catatoxins that contribute to the modulation of adaptation programs are determined, thereby ensuring the «constancy of the inconstancy». The role of blood and its components (erythron and leucon), the possibility of its self-organization under certain conditions, including the transfer of information from weak control effects of electromagnetic fields of different structures, is also determined. The importance of the method of spectrophotometry of autofluorescence in diagnostics is shown.

Key words: homeostasis, the theory of chaos and self-organization, information, control in living systems, system analysis and synthesis, the constancy of the inconstancy, brain phasaton, the third paradigm, syn-toxin and catatoxin adaptation programs, autofluorescence.

Определяя гомеостаз, как особое состояние внутренней среды живого организма, Клод Бернар отмечал: «Постоянство или стойкость внутренней среды, гармонический набор процессов, являются условием свободной жизни организма». При этом, акцент делался именно на «постоянстве» этой среды. Специалисты общей теории систем и биофизики, изучая неравновесные системы, заложили основы кибернетики и синергетики, и пришли к иному толкованию гомеостаза и стационарных режимов биологических систем, чем ранее. Трактовать постоянство внутренней среды, как dx/dt=0 (где x — вектор состоя-

JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES, eEdition — 2018 — N 4

ния системы), как неизменность функции распределения f(x) — представлялось не корректным. Непрерывное и хаотическое движение x(t) в фазовом пространстве состояний (ФПС) — это хаос параметров системы или неопределенность f(x). У.Р. Эшби считал гомеостаз свойством человекомерных систем, применимым для любых сложных систем, находящихся в динамическом равновесии [6].

Понятие динамического равновесия основывается на наличии устойчивого среднего значения <x> и флуктуации параметров x(t) вокруг этого среднего <x>. Для сложных биологических систем (complexity), или систем третьего типа (СТТ) — это исключено из-за постоянной их эволюции. Гомеостаз, как условное равновесие, постоянно эволюционирует в ФПС. Традиционное (в рамках детерминизма и стохастики) понятие равновесия — не применимо для гомеостаза. Объективным фактором в биологических системах является «постоянство непостоянного» [7, 30, 35].

По мере развития новых взглядов на управление в живых системах, обусловленных развитием теории медицины и подтвержденных результатами современных комплексных аналитических исследований, стало необходимым осуществление системного синтеза. Системный анализ неисчерпаемой информации, получаемой от живых объектов, позволяет приблизиться к пониманию закономерностей процессов жизнедеятельности. Фрактальность структур живых организмов, иерархичность управления ими, наличие странного аттрактора, акцептора результата действия (по П.К. Анохину), самоорганизация функциональных систем при помощи слабоинтенсивных, но достаточных для осуществления управления, эндогенных и экзогенных воздействий — подтверждают необходимость целостного восприятия живого организма, человека, как системы. Поиск способов внешнего управления, возможностей влияния на скорость и направленность процессов саморегуляции, адаптации в системе — возможен только при системном аналитико-синтетическом подходе [2, 25].

Теория автоматического управления (включающая в себя теорию автоматического регулирования) разрабатывалась преимущественно для неживых объектов, хотя изначально процессы в биологических объектах служили ориентиром, объектом математического моделирования при формулировании основных положений теории. Именно поэтому работы в области физиологии, в частности, П.К. Анохина, в свое время легли в основу кибернетики, как науки об управлении. Дальнейшее использование методов системного анализа и синтеза позволило видоизменить научное мировоззрение. Начала развиваться теория хаоса и самоорганизации (ТХС) систем, как основа третьей парадигмы (первая — детерминистская, вторая — стохастическая). Предметом изучения становятся сложные системы (complexity), в том числе -биологические. Были определены характерные для complexity отличительные признаки, осуществлена разработка специальных методов математической обработки показателей жизнедеятельности для таких систем [10].

Обеспечение нейромоторного, вегетативного и нейромедиаторного гомеостаза в норме препятствует развитию и формированию патологических систем нейромоторных дискинезий. Вентролатеральный комплекс ядер таламуса (VOA — передняя часть и VOP — задняя часть) участвует в регуляции активности фазической и тонической систем. При этом тоническая моторная система выступает в комплексе с парасимпатическим отделом вегетативной нервной системы, а фазическая моторная система образует комплекс с симпатическим отделом вегетативной системы. Обе эти системы объединены в иерархическую систему — фазатон мозга (ФМ), первичную схему которого предложил В.В. Скупченко (1991). ФМ — это нейромедиаторный комплекс взаимодействия допамина и ГАМК, осуществляющий регуляцию тонического и фазического компонента комплекса. Значимость таламического регулирования подтверждается клинической практикой. Так, при нейрофизиологической операции дифференцированной таламото-мии — деструкция VOP прекращает тремор, а VOA — уменьшает ригидность мышц. Дисбаланс этих комплексов приводит к развитию различного типа дискинезий и патологий нейромоторного, вегетативного и нейромедиаторного комплексов. Математическая трактовка подобных процессов сейчас рассматривается более подробно с позиций компартментно-кластерного подхода как одного из перспективных направлений развития современной медицинской кибернетики. Этот подход базируется на кластерной теории биосистем и является наиболее разработанной аналитической теорией.

Подобные клинико-патофизиологические обобщения, фактически, предлагают новую нейродина-мическую модель структурно-функциональной организации системы моторно-вегетативной регуляции двигательных и других функций человека. Применение синтоксинов — гирудотерапии, транскраниальной электростимуляции, лазерофореза серотонина, ГАМК, фенибута или инъекции раствора KCl, оказывают модулирующее действие на ФМ. Существенно, что гуморальное воздействие значительно длительней и устойчивей чем нейромоторный компонент. С этих позиций можно корригировать течение любой болезни, когда пациента надо устойчиво перевести из тонической области в фазическую, или наоборот. Какие же методы использует врач — это дело индивидуальное [12, 13, 21, 22, 33, 36].

Адаптивные механизмы (синтоксические и кататоксические) тесно связаны с функцией мозга, как основные факторы прогрессивного эволюционного развития, и зависят от силы раздражителя и реактивности центральной нервной системы. Включение кататоксических программ адаптации (КПА) наблюдаемое при действии агрессивных экзо- и эндогенных факторов большой интенсивности, сопровож-

JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES, eEdition — 2018 — N 4

дается активацией гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы. Это приводит к выработке энергии, мобилизуемой адреналином, норадреналином, а затем и глюкокортикоидами — через усиленный распад жиров и белков (гликолиз и глюконеогенез), с одновременной депрессией антиоксидантных, про-тивосвертывающих механизмов крови и активацией иммуногенеза. Организм при этом активно отражает микробную агрессию, либо другую чужеродную стресс-атаку, но, при превышении интенсивности в определенных пределах, может привести его к гибели. Одновременно с активацией КПА запускаются и синтоксические программы адаптации (СПА) направленные на ослабление эффекта действия сильного раздражителя. При этом, вместо дальнейшего усиления ответной реакции на экстремальный раздражитель организм его ослабляет. Активность КПА начинает сдерживаться, поскольку угнетение антиокси-дантных и противосвертывающих механизмов с явлениями иммуноактивации может привести к снижению физиологической устойчивости организма (разрушению мембранных структур, массивному тром-биногенезу, развитию коагулопатии потребления). При этом важным фактором адаптации к стрессовым ситуациям является активация центральных регуляторных механизмов при действии различных раздражителей, которая тормозит выход либеринов и выделение ГАМК, дофамина, серотонина, опиоидных и других тормозных медиаторов. Эти тормозные системы ограничивают стресс-реакцию и играют важную роль в адаптации организма к стрессовым ситуациям [24, 23].

В современных исследованиях учитывается роль гипоталамо-гипофизарно-половой (репродуктивной) системы, которая в ответ на раздражители выделяет фертильные факторы, обеспечивающие включение СПА. Фертильные факторы постоянно присутствуют в организме как синтоксины и активно вырабатываются в репродуктивных органах — а2-микроглобулин фертильности (АМГФ), трофобласти-ческий-в¡-гликопротеид (ТБГ) и др. Эта группа биологически активных веществ хорошо изучена при протекании нормального и патологического репродуктивного цикла [4, 31].

В ходе возникновения и развития реакции на экзо- или эндогенный стресс остается неясным вопрос о пусковых механизмах, активирующих и стимулирующих гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую систему, которой с первых работ Г. Селье придавалось особо важное значение во всех исследованиях посвященных адаптационному синдрому. Общепризнано, что в развитии реакции организма на любое воздействие значимы две системы — симпатоадреналовая и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая. Их возбуждение сопровождается накоплением во внутренней среде, включая и кровь, катехоламинов, кортикостероидов и тироксина с резким повышением энергетического потенциала, направленного на оказание активного сопротивления. Активация адренергических структур мозга и включение КПА проявляется накоплением в крови адреналина, норадреналина, кортизона и гормонов щитовидной железы. Возбуждение эфферентных звеньев адаптивного рефлекса активирует деятельность суп-распинальной моторной системы и адренергических механизмов мозга. Первая из них определяет объем и характер адаптации сократительной активности скелетных мышц, вторая — субстратное обеспечение и метаболическую модуляцию окислительных процессов в мышцах и внутренних органах, а также неметаболические терморегуляционные эффекты. Согласование моторной деятельности с адренергической регуляцией является решающей в регуляции адаптации.

Выделяющиеся эндогенные фертильные факторы сдерживают активность КПА. Введение веществ, содержащих естественные синтоксины, сопровождается активацией антиоксидантных и противо-свертывающих механизмов крови с иммуносупрессией, что позволяет организму сопереживать с различного рода раздражителями. Распад глюкозы или формы ее аккумуляции — гликогена — является энергетическим источником, непосредственно используемым животными клетками.

От метаболического пути цикла Кребса зависит сознательная моторная активность индивида в окружающей среде, что обусловлено энергией, освобождающейся в нервно-мышечной системе. Под влиянием НАДФ. Н2 происходит восстановительное карбоксилирование пирувата в малат, в результате чего регенерируются дикарбоновые кислоты цикла лимонной кислоты. Осуществляется синтез и гидроксилирование стероидов, гидроксилирование предшественников адреналина и тироксина. Модулятором этого процесса могут быть синтоксины — экзогенная ГАМК, серотонин, фертильные факторы, фитоэкдистероиды. При этом резко активируются антиоксидантные и противосвертывающие механизмы крови. Увеличение концентрации эндогенной ГАМК в гипоталамических структурах является индикатором включения СПА. Введение синтоксинов в течение двух недель способствует снижению активности КПА, что сопровождается нормализацией липидного, углеводного и других видов обмена с восстановлением гомеостаза.

В поддержании гомеостаза, как «постоянства непостоянного», активно участвуют биологические жидкости (БЖ), в частности, кровь с такими компонентами, как эритрон и лейкон. Тезиографические исследования показали, что разнообразные химические и физические воздействия, влияя на весь человеческий организм, его системы, органы, ткани, клетки, изменяют характер кристаллизации БЖ. Сама кристаллизация является неравновесным процессом самоорганизации, единством постоянного и не постоянного, подтверждающим фрактальную геометрию природы на всех ее уровнях [2, 14, 15, 18-20].

Мало изучены процессы, самоорганизации БЖ, протекающие на субатомарном и атомарно-молекулярном уровне, при потере ими воды, включая реакции образования автоволн, вихреобразования,

JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES, eEdition — 2018 — N 4

кристаллизации смеси сложных биологических молекул, многие из которых несут информационную нагрузку, отражающую гомеостатические механизмы. С развитием нанотехнологий прогресс в этих исследованиях может быть связан с изучением сильных и слабых воздействий. При этом для биологии и физиологии важно, что даже слабые воздействия на атомы и молекулы могут быть «переданы» на уровень целостного макроорганизма опосредованно, через те или иные носители, включая информационные [32].

Информация является вместе с энергией и веществом, третьей важнейшей сущностью, как микромира, так и макромира. В общем плане под информацией понимаются сведения, которые хранятся в различных носителях: в радиосигналах, потоках других излучений, в рельефе ключа, позволяющего открыть «свой» замок, в сложных структурах биологических молекул, что способствует живым клеткам вырабатывать специфические белки к определенным тканям, или иммуноглобулины для уничтожения вредных микроорганизмов. Доказано, что информационные сигналы способны в короткие сроки изменять состояния клеток и жидких сред организма, влияя на поляризацию молекул и структур, способных поляризоваться с невероятными скоростями. Если самые быстрые химические реакции происходят за 10-6 с, то электронная поляризация диэлектриков, которыми являются биополимеры, совершается за 10-13-10-11, ионная — 10-13-10-11, ориен-тационная — 10-10 c [30]. Особый научный интерес вызывают процессы, связанные с информационным обменом и откликом самоорганизующихся систем на слабые воздействия физических факторов, включая во многом еще неисследованные влияния энергоинформационных матриц. Наблюдения за самоорганизацией те-зиограмм крови и ее препаратов дают основание заключить, что в этом процессе проявляется целый ряд природных паттернов оперирования информацией, скрытой в жидких, жидкокристаллических и кристаллических структурах. Это объясняет возможность коррекции гомеостаза в complexity при помощи различных внешних воздействий [1, 34].

Информация обладает пятью основными свойствами: ее можно собирать, хранить или запоминать, передавать, обрабатывать или преобразовывать и использовать. И вместе с тем информация — это первичный и неопределяемый термин, даже в информатике. Отсутствие четкого определения не мешает, однако, проводить измерения объема информации и обрабатывать его. Однако смысл и значимость информации — понятия сугубо субъективные, свойственные человеку. В физиологии считается, что регуляция процессов биологического синтеза у человека за счет микроэнергетической и микроэлементной «подкачки» сопряжена с нестабильными состояниями микроструктур и сред организма с быстро меняющимися параметрами. В случае хаотического попадания на самоорганизующуюся систему сразу нескольких потоков биологически значимой информации — отдельные организмы и их структуры реагируют по-разному, вследствие вероятностного характера изменений динамических структур биологической материи. Направленная узко ограниченная когерентная информационная биоэнергетическая «струйка», может привести к стабилизации и формированию микроструктур и сред конкретного организма. Организм человека способен вычленять из множества неспецифических сигналов нужную компоненту, запускающую такую же цепь восстановительных саногенетических реакций, как и специфическое, несущее химическую информацию, вещество (лекарственный препарат, фермент и т.п.) [11].

Возможности управляющих воздействий электромагнитных полей и излучений подтверждается рядом исследований влияния низкоэнергетического сверхвысокочастного (СВЧ) излучения на функции клеток крови с достижением значимого клинического эффекта при внебольничных пневмониях [3, 8, 9, 26-29].

Наиболее гармонично устроенным природным оператором информации, успешно работающим с ней как с существенно энтропийным процессом, является человеческий организм в целом, и его мозг, обладающий свойством сознания. В памяти мозга имеется фильтр (код) формирующий функцию распределения смыслов, поэтому организм способен читать информацию, представляемую извне посредством химических сигналов малой информационной емкости, генерации импульсов — потенциалов действия (как свертков информации). Это возможно за счет жидкокристаллических конструкций, например, генов — вещества хромосом, либо за счет «био-СВЧ» — сверхвысоких электромагнитных излучений, генерируемых каждой биосистемой [5, 20].

Накопленные в научных исследованиях данные разных авторов, включая и наши, свидетельствуют о нарушениях функций самых разных клеток и систем организма людей под влиянием экзогенных факторов, которые, воздействуя на организм, его форменные элементы, автоколебательные процессы и текучесть жидкой части крови, вызывают нарушения использования организмом информации в отношении процессов клеточного дыхания. Оценка этих нарушений в целостном организме, живых и переживающих тканях, различных клетках, в том числе эритроцитах здоровых и больных людей, представляет до сих пор определенные трудности. Аутофлуоресценция эритроцитов при телевизионной микроспектро-фотометрии характеризуется более узким спектром свечения, чем у покровных тканей в различных топографических участках и биологически активных точках. При исследовании эритроцитов выявляются отличия в интенсивности их флуоресценции, зависящей от их формы и изменений ультраструктуры. Усовершенствованные приборные комплексы дают хорошо воспроизводимые результаты при регистрации интенсивности свечения различных клеток и ограниченных участков покровных тканей на длинах

JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES, eEdition — 2018 — N 4

волн 455-700 нм. Общеизвестен факт участия в феномене флуоресценции не только ферментов из групп пиридиннуклеотидов и флавопротеидов, но и большого количества других ферментов и белков, из которых построены живые клетки или ткани. В экспериментах «в пробирке», in situ и в клинических наблюдениях подтверждена возможность спектрофотометрического исследования эритроцитов для оценки их участия в обеспечении клеточного дыхания покровных тканей и установлены зависимости их аутофлуо-ресценции от морфологических характеристик клеток. Показано также, что конфигурация эритроцитов в значительной степени влияет не только на кинетику крови, но и имеет существенные связи с уровнем обмена веществ (биологического окисления), функцией внешнего дыхания и энергии в тканях. Получены косвенные данные о том, что эритроциты больного организма приобретают в результате заболеваний структурные изменения, ведущие к искажению восприятия и переноса информации важных для межклеточных взаимодействий. Они согласуются с мнением других исследователей о том, что эхиноцитоз и пойкилоцитоз значительно ухудшают энергоинформационный обмен. Это может быть обусловлено встраиванием в мембраны холестерина, последующим снижением текучести мембран, нарушением обмена карбоксильных групп в виде СО2, которые играют важную роль в сборке жирных кислот в клеточных оболочках. При этом регистрируются изменения аутофлуоресцентного отклика клеток на УФ-облучение, что ведет к нарушению в предоставлении эритроцитами больного организма информации об изменениях содержания углекислого газа, кислорода, окислов азота, антигенов к рецепторам синокаро-тидной зоны и аорты, к ЦНС [17].

Продемонстрировано, что различные функциональные пробы за 5 минут до наступления состояния анаэробного порога приводят к увеличению интенсивности аутофлуоресценции покровных тканей и флуоресценции эритроцитов дискоидной формы. При этом нативная флуоресценция трансформированных эритроцитов либо уменьшается (у стоматоцитов на 17-18%, у части пойкилоцитов и шизоцитов — на 13-14%), либо остается на стабильно пониженном уровне (эхиноциты-III, сфероциты и клеточные тени). Характерно снижение интенсивности естественной флуоресценции в 3-5 раз у пойкилоцитов, по сравнению с дискоцитами. Это связано с известными деструктивными процессами в мембранном аппарате и цитозоле этих функционально неполноценных и необратимо измененных клеток.

Были обнаружены различия в аутофлуоресценции эритроцитов различной конфигурации: диско-циты флуоресцируют преимущественно сине-голубым светом, но некоторые зоны наружных частей их тора флуоресцируют бело-розовым цветом. Стоматоциты-III флуоресцируют неравномерно, преимущественно фиолетовым светом, а участки свечения синим и розовым светом заметно сужаются в размерах, принимая вид сектора или треугольника. При этом средние интенсивности свечения эритроцитов у больных достоверно ниже (в 1,5 раз), чем у здоровых людей. Показано, что «послойная» флуоресценция клеточных участков, ответственных за формирование в зоне пеллора дискоидных клеток и участков клеток, подвергшихся деформациям, либо деструктивным изменениям, характеризуется низкоинтенсивной ау-тофлуоресценцией. Закономерно то, что наружные части тора эритроцитов здорового организма светятся несколько ярче, чем центральная часть клетки. Установлена зависимость флуоресценции эритроцита от состояния инкубационной среды: при обезвоживании — в высыхающем препарате незадолго до полного высыхания внеклеточной жидкости у отдельных эритроцитов интенсивность свечения в УФ-лучах возрастало до 5 раз за счет флуоресценции наружных частей тора, тогда как центральные части этих клеток почти полностью переставали флуоресцировать. Этот феномен требует дополнительной расшифровки. Можно предположить, что это наблюдается, когда клетка начинает терять внутриклеточную воду. Возможно, подпороговое для эритроцита высыхание приводит на определенном этапе к конформационным изменениям поверхностных молекул мембран клетки, когда в биомолекулах увеличивается число химических групп с двойными связями и, соответственно, с числом способных к перемещению под влиянием УФ-излучения с орбиты на орбиту электронов [16].

Заключение. Можно констатировать, что основными свойствами сложных систем (complexity) являются неопределенность и непрогнозируемость. Присущий таким системам гомеостаз, как постоянство внутренней среды, обеспечивается за счет непостоянства инфраструктуры этой среды, которая непрерывно эволюционирует. Это постоянство непостоянного является основой самоорганизации, присущей системам третьего типа.

Литература

1. Адайкин В.И., Брагинский М.Я., Еськов В.М., Русак С.Н., Хадарцев А.А., Филатова О.Е. Новый метод идентификации хаотических и стохастических параметров экосреды // Вестник новых медицинских технологий. 2006. № 2. С. 39-41.

2. Гаврильчак И.Н., Игнатьев В.В., Кидалов В.Н., Рымкевич П.П., Соловьев В.Н., Хадарцев А.А. О формообразовании эритроцитов в потоке крови // Вестник новых медицинских технологий. 2006. Т. 13, № 1. С. 6-9.

JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES, eEdition — 2018 — N 4

3. Грязев М.В., Куротченко Л.В., Куротченко С.П., Луценко Ю.А., Субботина Т.И., Хадар-цев А.А., Яшин А.А. Экспериментальная магнитобиология: воздействие полей сложной структуры: Монография / Под ред. Т.И. Субботиной и А.А. Яшина. Москва — Тверь — Тула: Изд-во ООО «Триада», 2007. 112 с.

4. Дармограй В.Н., Карасева Ю.В., Морозов В.Н., Морозова В.И., Наумова Э.М., Хадарцев А.А. Фитоэкдистероиды и фертильные факторы как активаторы синтоксических программ адаптации // Вестник новых медицинских технологий. 2005. № 2. С. 82-84.

5. Еськов В.М., Филатова О.Е., Попов Ю.М. Закономерность изменения синергетических взаимоотношений в системах регуляции биологических динамических систем организма млекопитающих под действием внешних факторов (Диплом № 248) // В кн.: Потоцкий В.В. Регистрация научных открытий. Методология и практика.- М.: РАЕН, Международная академия авторов научных открытий и изобретений, 2004. 356 с.

6. Еськов В.М., Хадарцев А.А., Еськов В.В., Филатов М.А. Хаотический подход в новой интерпретации гомеостаза // Клиническая медицина и фармакология. 2016. Т.2, №3. С. 47-51.

7. Зилов В.Г., Еськов В.М., Хадарцев А.А., Еськов В.В. Экспериментальное подтверждение эффекта «Повторение без повторения» Н.А. Бернштейна // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2017. № 1. С. 4-8.

8. Зилов В.Г., Субботина Т.И., Яшин А.А., Хадарцев А.А., Иванов Д.В. Влияние электромагнитных полей, модулированных инфранизкими частотами, на продуцирование стволовых клеток // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2017. № 11. С. 643-645.

9. Зилов В.Г., Хадарцев А.А., Терехов И.В., Бондарь С.С. Взаимосвязь содержания в мононукле-арных лейкоцитах цельной крови в постклиническую фазу внебольничной пневмонии циклинов, циклин-зависимых киназ и их ингибиторов под влиянием микроволн частотой 1 ГГц // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2017. Т. 163, № 5. С. 578-582.

10. Зинченко Ю.П., Хадарцев А.А., Филатова О.Е. Введение в биофизику гомеостатических систем (complexity) // Сложность. Разум. Постнеклассика. 2016. № 3. С. 6-15. DOI: 10.12737/22107

11. Иванов Д.В., Ленников Р.В., Морозов В.Н., Савин Е.И., Субботина Т.И., Хадарцев А.А., Яшин А.А. Эффект донор-акцепторного переноса проходящим электромагнитным излучением сано- и патогенных характеристик биообъекта и создание новых медицинских технологий // Вестник новых медицинских технологий. 2010. № 2. С. 10-16.

12. Иванов Д.В., Хадарцев А.А. Клеточные технологии в восстановительной медицине: Монография / Под ред. А.Н. Лищука. Тула: Тульский полиграфист, 2011. 180 с.

13. Иванов Д.В., Хадарцев А.А., Фудин Н.А. Клеточные технологии и транскраниальная электростимуляция в спорте // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2017. №4. Публикация 2-24. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2017-4/2-24.pdf (дата обращения: 14.12.2017). DOI: 10.12737/article_5a38d3425cbed3.24947719.

14. Кидалов В.Н., Красильникова Н.А., Куликов В.Е., Сясин Н.Н., Якушина Г.Н. Гармония в системе гематологических субпопуляций крови. Значение вурфовых величин эритрона в оценке реакций организма на экстремальные воздействия // Проблемы гармонии, симметрии и золотого сечения в природе, науке и искусстве: Сб. науч. трудов. Вып. 15. Винница, 2003. С. 192-203.

15. Кидалов В.Н., Сясин Н.И., Хадарцев А. А., Якушина Г.А. Жидкокристаллические свойства крови и возможности их применения в нетраиционных медицинских исследованиях // Вестник новых медицинских технологий. 2002. № 2. С. 25-27.

16. Кидалов В.Н., Хадарцев А.А. Тезиография крови и биологических жидкостей / Под ред. А.А. Хадарцева. Тула: Тульский полиграфист, 2009. 244 с.

17. Кидалов В.Н., Хадарцев А.А., Сясин Н.И., Якушина Г.Н., Краюхин А.В. Аутофлуоресценция нативных тканей и клеток крови и ее значение для медицинской практики: Монография. Тула — Санкт Петербург, 2005. 108 с.

18. Кидалов В.Н., Хадарцев А. А., Якушина Г.Н. Саногенез и саногенные реакции эритрона. Проблемы медицины и общее представление о саногенезе // Вестник новых медицинских технологий. 2005. № 3-4. С. 5-9.

19. Кидалов В.Н., Хадарцев А.А., Якушина Г.Н., Яшин А.А. Фрактальность и вурфы крови в оценках реакции организма на экстремальные воздействия // Вестник новых медицинских технологий. 2004. № 3. С. 20-23.

20. Кидалов В.Н., Чечеткин А.В., Сясин Н.И. Паттерны крови и код Фибоначчи // Вестник Российской Военно-медицинской академии. 2007. № 4 (20). С. 44.

21. Купеев В.Г., Хадарцев А.А., Троицкая Е.А. Технология фитолазерофореза. Тула: Изд-во «Тульский полиграфист», 2001. 120 с.

JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES, eEdition — 2018 — N 4

22. Макеев Б.Л., Кидалов В.Н. Способ определения степени магниточувствительности человека // Патент Российского агентства по патентам и товарным знакам (Роспатент) № 2108581 на изобретение от 13.12.95 г.

23. Морозов В.Н., Хадарцев А.А., Ветрова Ю.В., Гуськова О.В. Неспецифические (синтоксиче-ские и кататоксические) механизмы адаптации к длительному воздействию холодового раздражителя // Вестник новых медицинских технологий. 2000. Т. 7, № 3-4. С. 100-105.

24. Муромцев В.А., Кидалов В.Н. Медицина в 21-ом веке. От древнейших традиций до высоких технологий. СПб: Интан, 1998. 131 с.

25. Савин Е.И., Хадарцев А.А., Иванов Д.В., Субботина Т.И., Морозов В.Н. Регуляция сво-боднорадикальных процессов модулирующим воздействием электромагнитного излучения в сочетании с введением стволовых клеток // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2010. №5. С. 77-79.

26. Терехов И.В., Бондарь С.С., Хадарцев А.А. Состояние рецепторзависимых сигнальных путей в агранулоцитах периферической крови реконвалесцентов внебольничной пневмонии под влиянием микроволнового излучения // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2016. Т. 93, № 3. С. 23-28.

27. Терехов И.В., Хадарцев А.А., Бондарь С.С., Воеводин А.А. Экспрессия toll- и nod-подобных рецепторов, уровень в мононуклеарных клетках цельной крови регуляторных факторов противовирусной защиты и продукция интерферона под влиянием низкоинтенсивного микроволнового излучения частотой 1 ГГц // Вестник новых медицинских тех-нологий. Электронное издание. 2016. №3. Публикация 2-22. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2016-3/2-22.pdf (дата обращения: 17.09.2016). DOI: 12737/21557.

28. Терехов И.В., Хадарцев А.А., Никифоров А.А., Бондарь С.С. Продукция цитокинов клетками цельной крови реконвалесцентов внебольничной пневмонии под влиянием низкоинтенсивного СВЧ-облучения // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2014. №1. Публикация 2-57. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/ Bulletin/E2015-1/4815.pdf (дата обращения: 30.06.2014). DOI: 10.12737/5025

29. Терехов И.В., Хадарцев А.А., Никифоров В.С., Бондарь С.С. Функциональное состояние клеток цельной крови при внебольничной пневмонии и его коррекция СВЧ-излучением // Фундаментальные исследования. 2014. № 10 (4). С. 737-741.

30. Филатова О.Е., Хадарцев А. А., Еськов В.В., Филатова Д.Ю. Неопределённость и непрогнози-руемость — базовые свойства систем в биомедицине // Сложность. Разум. Постнеклассика. 2013. № 1. С. 68-83.

31. Хадарцев А.А. Не медикаментозные технологии (рефлексотерапия, гирудотерапия, фитотерапия, физиотерапия). Германия: Palmarium Academic Publishing, 2012. 512 с.

32. Хадарцев А.А. Новые медицинские технологии на основе взаимодействия физических полей и излучений с биологическими объектами // Вестник новых медицинских технологий. 1999. Т. 6, № 1. С. 715.

33. Хадарцев А.А., Морозов В.Н., Волков В.Г., Хадарцева К. А., Карасева Ю.В., Хромушин В.А., Гранатович Н.Н., Гусак Ю.К., Чуксеева Ю.В., Паньшина М.В. Медико-биологические аспекты реабили-тационно-восстановительных технологий в акушерстве: монография / Под ред. Хадарцевой К.А. Тула: ООО «Тульский полиграфист», 2013. 222 с.

34. Хадарцев А. А., Морозов В.Н., Карасева Ю.В., Хадарцева К.А., Гордеева А.Ю. Психонейроим-мунологические программы адаптации, как модели дизадаптации у женщин с нарушенным репродуктивным циклом // Фундаментальные исследования. 2012. № 5 (часть 2). С. 359-365.

35. Хадарцев А.А., Филатова О.Е., Джумагалиева Л.Б., Гудкова С. А. Понятие трех глобальных парадигм в науке и социумах // Сложность. Разум. Постнеклассика. 2013. № 3. С. 35-45.

36. Хадарцев А. А., Олейникова М.М., Михайлова А. А., Зилов В.Г., Разумов А.Н., Малыгин В.Л., Котов В.С. Психосоматические и соматоформные расстройства в реабилитологии (диагностика и коррекция): Монография. Тула, 2003. 120 с.

References

1. Adajkin VI, Braginskij MY A, Es’kov VM, Rusak SN, KHadarcev AA, Filatova OE. Novyj metod identifikacii khaoticheskikh i stokhasticheskikh parametrov ehkosredy [New method of identification of chaotic and stochastic parameters of the environment]. Vestnik novykh medicinskikh tekhnologij. 2006(2):39-41. Russian.

2. Gavril’chak IN, Ignat’ev VV, Kidalov VN, Rymkevich PP, Solov’ev VN, KHadarcev AA. O formoo-brazovanii ehritrocitov v potoke krovi [On the formation of red blood cells in the blood stream]. Vestnik novykh medicinskikh tekhnologij. 2006;13(1):6-9. Russian.

JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES, eEdition — 2018 — N 4

3. Gryazev MV, Kurotchenko LV, Kurotchenko SP, Lucenko YUA, Subbotina TI, KHadarcev AA, YAshin AA. EHksperimental’naya magnitobiologiya: vozdejstvie polej slozhnoj struktury: Monografiya. Pod red. TI Subbotinoj i AA. YAshina [Experimental magnetobiology: the impact of field for complex structures: Monograph. Ed. by T. Subbotina and AA. Yashina.]. Moscow — Tver’ — Tula: Izd-vo OOO «Triada»; 2007. Russian.

4. Darmograj VN, Karaseva YUV, Morozov VN, Morozova VI, Naumova EHM, KHadarcev AA. Fi-toehkdisteroidy i fertil’nye faktory kak aktivatory sintoksicheskikh programm adaptacii [The phytoecdysteroids and childbearing factors as activators syntaxchecker adaptation programs]. Vestnik novykh medicinskikh tekhnologij. 2005;2:82-4. Russian.

5. Es’kov VM, Filatova OE, Popov YUM. Zakonomernost’ izmeneniya sinergeticheskikh vzaimootno-shenij v sistemakh regulyacii biologicheskikh dinamicheskikh sistem organizma mlekopitayushchikh pod dejstviem vneshnikh faktorov (Diplom № 248). V knige Potockij V.V. Registraciya nauchnykh otkrytij. Metodo-logiya i praktika [Regularity of changes in synergetic relationships in the systems of regulation of biological dynamic systems of mammals under the influence of external factors (Diploma № 248). In the book Pototsky V. V. Registration of scientific discoveries. Methodology and practice]. Moscow: RAEN, Mezhdunarodnaya akade-miya avtorov nauchnykh otkrytij i izobretenij; 2004. Russian.

6. Es’kov VM, KHadarcev AA, Es’kov VV, Filatov MA. KHaoticheskij podkhod v novoj interpretacii gomeostaza [A chaotic approach in a new interpretation of homeostasis]. Klinicheskaya medicina i farmakologiya. 2016;2(3):47-51. Russian.

7. Zilov VG, Es’kov VM, KHadarcev AA, Es’kov VV. EHksperimental’noe podtverzhdenie ehffekta «Povtorenie bez povtoreniya» N.A. Bernshtejna [Experimental confirmation of the effect «Repetition without repetition» N. Ah. Bernstein.]. Byulleten’ ehksperimental’noj biologii i mediciny. 2017;1:4-8. Russian.

8. Zilov VG, Subbotina TI, YAshin AA, KHadarcev AA, Ivanov DV. Vliyanie ehlektromagnitnykh po-lej, modulirovannykh infranizkimi chastotami, na producirovanie stvolovykh kletok [Influence of electromagnetic fields modulated by infra-low frequencies on stem cell production]. Byulleten’ ehksperimental’noj biologii i mediciny. 2017;11:643-5. Russian.

9. Zilov VG, KHadarcev AA, Terekhov IV, Bondar’ SS. Vzaimosvyaz’ soderzhaniya v mononuklear-nykh lejkocitakh cel’noj krovi v postklinicheskuyu fazu vnebol’nichnoj pnevmonii ciklinov, ciklinzavisimykh kinaz i ikh ingibitorov pod vliyaniem mikrovoln chastotoj 1 GGc [Interrelation of the content of whole blood mononuclear leukocytes in the postclinical phase of community-acquired pneumonia of cyclins, cyclin-dependent kinases and their inhibitors under the influence of 1 GHz microwaves]. Byulleten’ ehksperimental’noj biologii i mediciny. 2017;163(5):578-82. Russian.

10. Zinchenko YUP, KHadarcev AA, Filatova OE. Vvedenie v biofiziku gomeostaticheskikh sistem (complexity) [Introduction to Biophysics of homeostatic systems (complexity)]. Slozhnost’. Razum. Postneklassika. 2016;3:6-15. Russian. DOI: 10.12737/22107.

11. Ivanov DV, Lennikov RV, Morozov VN, Savin EI, Subbotina TI, KHadarcev AA, YAshin AA. EHf-fekt donor-akceptornogo perenosa prokhodyashchim ehlektromagnitnym izlucheniem sano- i patogennykh kha-rakteristik bioob»ekta i sozdanie novykh medicinskikh tekhnologij [Effect of donor-acceptor transfer by passing electromagnetic radiation of nano-and pathogenic characteristics of biological object and creation of new medical technologies]. Vestnik novykh medicinskikh tekhnologij. 2010;2:10-6. Russian.

12. Ivanov DV, KHadarcev AA. Kletochnye tekhnologii v vosstanovitel’noj medicine: Monografiya. Pod red. A.N. Lishchuka [Cellular technologies in regenerative medicine: Monograph. Ed. AN. Lishchuk]. Tula: Tul’skij poligrafist; 2011. Russian.

13. Ivanov DV, Khadartsev AA, Fudin NA. Kletochnye tekhnologii i transkranial’naya elektrosti-mulyatsiya v sporte [Cell technologies and transcranial electrostimulation in sports]. Vestnik novykh meditsins-kikh tekhnologiy. Elektronnoe izdanie [internet]. 2017[cited 2017 Dec 14];4[about 7 p.]. Russian. Available from: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2017-4/2-24.pdf

DOI: 10.12737/article_5a38d3425cbed3.24947719.

14. Kidalov VN, Krasil’nikova NA, Kulikov VE, Syasin NN, YAkushina GN. Garmoniya v sisteme ge-matologicheskikh subpopulyacij krovi. Znachenie vurfovykh velichin ehritrona v ocenke reakcij organizma na ehkstremal’nye vozdejstviya. Problemy garmonii, simmetrii i zolotogo secheniya v prirode, nauke i iskusstve: Sb. nauch. trudov. Vyp. 15 [Harmony in the system of hematological subpopulations of blood. The value of the wurf values of erythron in the evaluation of the body’s reactions to extreme effects. Problems of harmony, symmetry and the Golden section in nature, science and art: Sat. science. labours’. Issue. 15.]. Vinnica; 2003. Russian.

15. Kidalov VN, Syasin NI, KHadarcev AA, YAkushina GA. ZHidkokristallicheskie svojstva krovi i vozmozhnosti ikh primeneniya v netraicionnykh medicinskikh issledovaniyakh [Liquid crystal properties of blood and possibilities of their application in non-traditional medical researches]. Vestnik novykh medicinskikh tekhnologij. 2002;2:25-7. Russian.

16. Kidalov VN, KHadarcev AA. Teziografiya krovi i biologicheskikh zhidkostej. Pod red. AA KHadar-ceva [Designate blood and biological liquids. AA, ed KHadarceva]. Tula: Tul’skij poligrafist; 2009. Russian.

JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES, eEdition — 2018 — N 4

17. Кидалов В.Н., Хадарцев А.А., Сясин Н.И., Якушина Г.Н., Краюхин А.В. Аутофлуоресценция нативных тканей и клеток крови и ее значение для медицинской практики: Монография. Тула — Санкт Петербург, 2005. 108 с.

18. Kidalov VN, KHadarcev AA, YAkushina GN. Sanogenez i sanogennye reakcii ehritrona. Problemy mediciny i obshchee predstavlenie o sanogeneze [Sanogenesis and sanogenic reactions of erythron. Problems of medicine and General idea of sanogenesis]. Vestnik novykh medicinskikh tekhnologij. 2005;3-4:5-9. Russian.

19. Kidalov VN, KHadarcev AA, YAkushina GN YAshin AA. Fraktal’nost’ i vurfy krovi v ocenkakh reakcii organizma na ehkstremal’nye vozdejstviya [Fractality and worthy of blood in the estimates of the response of an organism to extreme effects]. Vestnik novykh medicinskikh tekhnologij. 2004;3:20-3. Russian.

20. Kidalov VN, CHechetkin AV, Syasin NI. Patterny krovi i kod Fibonachchi [Blood patterns and Fibonacci code]. Vestnik Rossijskoj Voenno-medicinskoj akademii. 2007;4(20):44. Russian.

21. Kupeev VG, KHadarcev AA, Troickaya EA. Tekhnologiya fitolazeroforeza [Technology phytolase-rophoresis]. Tula: Izd-vo «Tul’skij poligrafist»; 2001. Russian.

22. Makeev BL, Kidalov VN; inventors. Sposob opredeleniya stepeni magnitochuvstvitel’nosti cheloveka [Method for determining the degree of human magnetic sensitivity]. Russian Federation patent RU № 2108581; 1995. Russian.

23. Morozov VN, KHadarcev AA, Vetrova YUV, Gus’kova OV. Nespecificheskie (sintoksicheskie i ka-tatoksicheskie) mekhanizmy adaptacii k dlitel’nomu vozdejstviyu kholodovogo razdrazhitelya [Nonspecific (in-toxicatie and katatonicescie) mechanisms of adaptation to prolonged exposure to cold stimuli]. Vestnik novykh medicinskikh tekhnologij. 2000;7(3-4):100-5. Russian.

24. Muromcev VA, Kidalov VN. Medicina v 21-om veke. Ot drevnejshikh tradicij do vysokikh tekhnologij [Medicine in the 21st century. From ancient traditions to high technology]. SPb: Intan; 1998. Russian.

25. Savin EI, KHadarcev AA, Ivanov DV, Subbotina TI, Morozov VN. Regulyaciya svo-bodnoradikal’nykh processov moduliruyushchim vozdejstviem ehlektromagnitnogo izlucheniya v sochetanii s vvedeniem stvolovykh kletok [Regulation of free-odnorotornyj processes modulating electromagnetic radiation in combination with the introduction of stem cells]. Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnykh i fundamental’nykh issledovanij. 2010;5:77-9. Russian.

26. Terekhov IV, Bondar’ SS, KHadarcev AA. Sostoyanie receptorzavisimykh signal’nykh putej v agranu-locitakh perifericheskoj krovi rekonvalescentov vnebol’nichnoj pnevmonii pod vliyaniem mikrovolnovogo izlu-cheniya [State of receptor-dependent signaling pathways in peripheral blood agranulocytes of convalescents of community-acquired pneumonia under the influence of microwave radiation]. Voprosy kurortologii, fizioterapii i lechebnoj fizicheskoj kul’tury. 2016;93(3):23-8. Russian.

27. Terekhov IV, Khadartsev AA, Bondar’ SS, Voevo-din AA. Ekspressiya toll- i nod-podobnykh retsep-torov, uroven’ v mononuklearnykh kletkakh tsel’-noy krovi regulyatornykh faktorov protivovirus-noy zashchity i produktsiya interferona pod vliya-niem nizkointensivnogo mikrovolnovogo izlu-cheniya chastotoy 1 GGts [Expression the toll- and nod-like receptors, the levels in mononuclear cells whole blood, regulatory factors of antiviral defense and interferon production product under the influence of low-intensity microwave radiation with a frequency of 1 GHZ]. Vestnik novykh meditsinskikh tekh-nologiy. Elektronnoe izdanie [internet]. 2016 [cited 2016 Sep 17];3 [about 11 p.]. Russian. Available from: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/ E2016-3/2-22.pdf. DOI: 12737/21557.

28. Terekhov IV, Khadartsev AA, Nikiforov AA, Bondar’ SS. Produktsiya tsitokinov kletkami tsel’noy krovi rekonvalestsentov vnebol’-nichnoy pnevmonii pod vliyaniem nizkoin-tensivnogo SVCh-oblucheniya [Production of cytokines by whole blood cells of convalescents of community-acquired pneumonia under the influence of low-intensity microwave radiation]. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. Elektronnoe izdanie [internet]. 2014[cited 2014 Jun 30];1[about 5 p.]. Russian. Available from: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/ Bulletin/E2015-1/4815.pdf. DOI: 10.12737/5025

29. Terekhov IV, KHadarcev AA, Nikiforov VS, Bondar’ SS. Funkcional’noe sostoyanie kletok cel’noj krovi pri vnebol’nichnoj pnevmonii i ego korrekciya SVCH-izlucheniem [Functional state of whole blood cells in community-acquired pneumonia and its correction by microwave radiation]. Fundamental’nye issledovaniya. 2014;10(4):737-41. Russian.

30. Filatova OE, KHadarcev AA, Es’kov VV, Filatova DYU. Neopredelyonnost’ i neprognoziruemost’ -bazovye svojstva sistem v biomedicine [Uncertainty and unpredictability — basic properties of systems in Bio-medicine]. Slozhnost’. Razum. Postneklassika. 2013;1:68-83. Russian.

31. KHadarcev AA. Ne medikamentoznye tekhnologii (refleksoterapiya, girudoterapiya, fitoterapiya, fi-zioterapiya) [Not medicamentous techniques (reflexology, hirudotherapy, phytotherapy, physical therapy)]. Germaniya: Palmarium Academic Publishing; 2012. Russian.

32. KHadarcev AA. Novye medicinskie tekhnologii na osnove vzaimodejstviya fizicheskikh polej i izlu-chenij s biologicheskimi ob»ektami [New medical technologies based on the interaction of physical fields and radiation with biological objects]. Vestnik novykh medicinskikh tekhnologij. 1999;6(1):7-15. Russian.

JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES, eEdition — 2018 — N 4

33. KHadarcev AA, Morozov VN, Volkov VG, KHadarceva KA, Karaseva YUV, KHromushin VA, Gra-natovich NN, Gusak YUK, CHukseeva YUV, Pan’shina MV. Mediko-biologicheskie aspekty reabilitacionno-vosstanovitel’nykh tekhnologij v akusherstve: monografiya. Pod red. KHadarcevoj KA [Medical and biological aspects of rehabilitation and rehabilitation technologies in obstetrics: monograph. Ed KHadarceva KA]. Tula: OOO «Tul’skij poligrafist»; 2013. Russian.

34. KHadarcev AA, Morozov VN, Karaseva YUV, KHadarceva KA, Gordeeva AYU. Psikhonejroimmu-nologicheskie programmy adaptacii, kak modeli dizadaptacii u zhenshchin s narushennym reproduktivnym cik-lom [Psychoneuroimmunological adaptation programs as models of disadaptation in women with impaired reproductive cycle]. Fundamental’nye issledovaniya. 2012;5(2):359-65. Russian.

35. KHadarcev AA, Filatova OE, Dzhumagalieva LB, Gudkova SA. Ponyatie trekh global’nykh paradigm v nauke i sociumakh [The concept of three global paradigms in science and societies]. Slozhnost’. Razum. Postneklassika. 2013;3:35-45. Russian.

36. KHadarcev AA, Olejnikova MM, Mikhajlova AA, Zilov VG, Razumov AN, Malygin VL, Kotov VS. Psikhosomaticheskie i somatoformnye rasstrojstva v reabilitologii (diagnostika i korrekciya): Monografiya [Psychosomatic and somatoform disorders in rehabilitation (diagnosis and correction): Monograph]. Tula; 2003. Russian.

Библиографическая ссылка:

Еськов В.В., Хадарцева К.А., Филатова О.Е., Иванов Д.В. Гомеостаз, как постоянство непостоянного (обзор литературы) // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2018. №4. Публикация 2-8. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2018-4/2-8.pdf (дата обращения: 23.08.2018).*

* номера страниц смотреть после выхода полной версии журнала: URL: http://medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2018-4/e2018-4.pdf

Гомеостаз простыми словами. Механизмы гомеостаза. Использование в медицине

Гомеостаз в классическом значении этого слова физиологическое понятие, обозначающее устойчивость состава внутренней среды, постоянство компонентов ее состава, а так же баланс биофизиологических функций любого живого организма.

Основой такой биологической функции,как гомеостаз, является способность живых организмов и биологических систем противостоять изменениям среды; при этом организмы пользуются автономными механизмами защиты.

Впервые этот термин применил ученый-физиолог, американец У. Кеннон в начале двадцатого века.
Любой биологический объект имеет универсальные параметры гомеостаза.

Гомеостаз системы и организма

Научная база такого явления, как гомеостаз, была сформирована французом К. Бернаром — это была теория о константе состава внутренней среды в организмах живых существ. Эта научная теория была сформулирована в восьмидесятые годы восемнадцатого века и получила широкое развитие.

Итак, гомеостаз это итог сложного механизма взаимодействия в сфере регуляции и координирования, которое происходит как в организме в целом, так и в его органах, клетках и даже на уровне молекул.

Понятие гомеостаза получило толчок к дополнительному развитию в результате использования методов кибернетики при исследовании сложных биологических систем, таких как биоценоз или популяция).

Функции гомеостаза

Исследование объектов с функцией обратной связи помогло ученым узнать о многочисленных механизмах, отвечающих за их устойчивость.

Даже в условиях серьезных изменений, механизмы адаптации (приспособления) не дают химическим и физиологическим свойствам организма сильно измениться. Нельзя сказать, что они остаются абсолютно стабильными, но серьезных отклонений обычно не происходит.

Механизмы гомеостаза

Наиболее хорошо развит механизм гомеостаза в организмах у высших животных. В организмах птиц и млекопитающих (включая человека) функция гомеостаза позволяет поддерживать стабильность количества ионов водорода, регулирует постоянство химического состава крови, держит давление в кровеносной системе и температуру тела примерно на одном уровне.

Существует несколько способов, которыми гомеостаз воздействует на системы органов и организм в целом. Это может быть воздействие с помощью гормонов, нервной системы, выделительных или нейро-гуморальных систем организма.

Гомеостаз человека

Например, стабильность давления в артериях поддерживается при помощи регулирующего механизма, который работает по образу цепных реакций, в которые вступают кровеносные органы.

Происходит это так рецепторы сосудов чувствуют перемену силы давления и передают сигналь об этом в мозг человека, который посылает ответные импульсы к сосудным центрам. Следствием этого становится усиление или ослабление тонуса кровеносной системы (сердца и сосудов).

Кроме того, в работу вступают органы нейро-гуморального регулирования. В результате этой реакции давление приходит в норму.

Гомеостаз экосистемы

Примером гомеостаза в растительном мире может служить сохранение постоянной влажности листьев путем раскрытия и закрытия устьиц.

Гомеостаз также свойственен и для сообществ живых организмов любой степени сложности; к примеру, то, что в рамках биоценоза сохраняется относительно стабильный состав видов и особей, является прямым следствием действия гомеостаза.

Гомеостаз популяции

Такой вид гомеостаза, как популяционный (его другое название генетический) играет роль регулятора целостности и стабильности генотипического состава популяции в условиях переменчивой окружающей среды.

Действует он через сохранение гетерозиготности, а так же при помощи управления ритмом и направленностью мутационных изменений.

Этот вид гомеостаза дает популяции возможность сохранять оптимальный генетический состав, что позволяет сообществу живых организмов сохранять максимальную жизнеспособность.

Роль гомеостаза в социуме и экологии

Необходимость управления сложными системами социального, экономического и культурного характера привела к расширению термина гомеостаза и применению его уже не только к биологическим, но и социальным объектам.

Примером работы гомеостатических общественных механизмов может служить такая ситуация: если в обществе наблюдается недостаток знаний или умений или профессиональный дефицит, то через механизм обратной связи этот факт заставляет сообщество развиваться и самосовершенствоваться.

А в случае избыточного количества профессионалов, которые фактически социумом не востребованы, произойдет отрицательная обратная связь и представителей ненужных профессий станет меньше.

В последнее время понятие гомеостаза нашло широкое применение и в экологии, в связи с необходимостью изучения состояния сложных экологических систем и биосферы в целом.

В кибернетике термин гомеостаз используют в отношении любого механизма, имеющего способность к автоматической саморегуляции.

Ссылки по теме гомеостаза

Гомеостаз в Википедии

Термин «гомеостаз» произошел от слова «гомеостазис», что в переводе означает «сила устойчивости». Многие нечасто слышат, а то и вовсе не слышали об этом понятии. Однако гомеостаз является важной частью нашей жизни, гармонизируя противоречивые условия между собой. И это не просто часть нашей жизни, гомеостаз – важная функция нашего организма.

Если давать определение слову гомеостаз, значение которого заключается в урегулировании важнейших систем, то это способность, координирующая различные реакции, позволяющая сохранять равновесие. Это понятие применимо как к отдельным организмам, так и к целым системам.

Вообще, о гомеостазе чаще говорят в биологии. Для того чтобы организм правильно функционировал и выполнял небходимые действия, необходимо поддерживать в нем строгий баланс. Это нужно не только для выживания, но и для того, чтобы мы смогли правильно адаптироваться к окружающим изменениям и продолжать развиваться.

Можно выделить виды гомеостаза, необходимого для полноценного существования, – или, точнее, разновидности ситуаций, когда это действие проявляет себя.

• Нестабильность. В этот момент мы, а именно наше внутреннее «я», диагностируем изменения и на основе этого принимаем решение для приспособления к новым обстоятельствам.
• Равновесие. Все наши внутренние силы направлены на поддержание баланса.
• Непредсказуемость. Зачастую мы можем удивить самих себя, предприняв какие-либо действия, которых не ожидали.

Все эти реакции обусловливаются тем, что каждый организм на планете желает выжить. Принцип гомеостаза как раз помогает нам разобраться в обстоятельствах и принять важное решение для сохранения равновесия.

Неожиданные решения

Гомеостаз занял прочное место не только в биологии. Этот термин активно используется и в психологии. В психологии понятие о гомеостазе подразумевает нашу к внешним условиям . Тем не менее этот процесс тесно связывает между собой адаптацию организма и индивидуальную психическую адаптацию.

Все в этом мире стремится к балансу и гармонии, так и индивидуальные отношения с окружающей средой тяготеют к гармонизации. И это происходит не только на физическом уровне, но и на психическом. Можно привести такой пример: человек смеется, но тут ему рассказали весьма печальную историю, смех уже неуместен. Организм и эмоциональная система приводятся в действие гомеостазом, призывая к правильной реакции, – и ваш смех сменяют слезы.

Как мы видим, принцип работы гомеостаза основан на тесной связи между физиологией и психологией. Однако принцип гомеостаза, связанный с саморегуляцией, не может объяснить источники изменений.

Гомеостатический процесс можно назвать процессом саморегуляции. И весь этот процесс происходит на подсознательном уровне. Наш организм имеет потребность во многих сферах, но немаловажное место принадлежит психологическим контактам. Испытывая необходимость контактировать с другими организмами, человек проявляет свое желание к развитию. Это подсознательное желание в свою очередь отражает гомеостатический позыв.

Очень часто такой процесс в психологии называют инстинктом. По сути, это очень верное название, ведь все наши действия являются инстинктами. Мы не можем управлять своими желаниями, которые продиктованы инстинктом. Зачастую от этих желаний зависит наше выживание, или с их помощью организм требует того, чего ему в данный момент остро не хватает.

Представьте ситуацию: группа ланей пасется недалеко от спящего льва. Внезапно лев просыпается и рычит, лани бросаются врассыпную. А теперь представьте себя на месте лани. В ней сработал инстинкт самосохранения – она убежала. Она должна бежать очень быстро, чтобы спасти свою жизнь. Это психологический гомеостаз.

Но проходит некоторое время бега, и лань начинает выдыхаться. Несмотря на то что следом за ней может гнаться лев, она остановится, потому что потребность в дыхании на данный момент оказалась более важной, чем необходимость бега. Это инстинкт уже самого организма, физиологический гомеостаз. Таким образом, можно выделить следующие виды гомеостаза:

• Принуждающий.
• Самопроизвольный.

То, что лань бросилась бежать, – самопроизвольный психологический позыв. Она должна выжить, и она побежала. А то, что она остановилась, чтобы отдышаться, – это принуждение. Организм вынудил животное остановиться, иначе жизненные процессы могли нарушиться.

Значение гомеостаза очень важно для любого организма как в психологическом смысле, так и в физическом. Человек может научиться жить в гармонии с собой и окружающей средой, не следуя только позывам инстинктов. Ему нужно лишь правильно увидеть и понять окружающий мир, а также разобраться в своих мыслях, расставив приоритеты в правильном порядке. Автор: Людмила Мухачева

Как известно, живая клетка представляет подвижную, саморегулирующуюся систему. Ее внутренняя организация поддерживается активными процессами, направленными на ограничение, предупреждение или устранение сдвигов, вызываемых различными воздействиями из окружающей и внутренней среды. Способность возвращаться к исходному состоянию после отклонения от некоторого среднего уровня, вызванного тем или иным «возмущающим» фактором, является основным свойством клетки. Многоклеточный организм представляет собой целостную организацию, клеточные элементы которой специализированы для выполнения различных функций. Взаимодействие внутри организма осуществляется сложными регулирующими, координирующими и коррелирующими механизмами с участием нервных, гуморальных, обменных и других факторов. Множество отдельных механизмов, регулирующих внутри- и межклеточные взаимоотношения, оказывает в ряде случаев взаимопротивоположные (антагонистические) воздействия, уравновешивающие друг друга. Это приводит к установлению в организме подвижного физиологического фона (физиологического баланса) и позволяет живой системе поддерживать относительное динамическое постоянство, несмотря на изменения в окружающей среде и сдвиги, возникающие в процессе жизнедеятельности организма.

Термин «гомеостаз» предложен в 1929 г. физиологом У. Кенноном, который считал, что физиологические процессы, поддерживающие стабильность в организме, настолько сложны и многообразны, что их целесообразно объединить под общим названием гомеостаз. Однако еще в 1878 г. К. Бернар писал, что все жизненные процессы имеют только одну цель — поддержание постоянства условий жизни в нашей внутренней среде. Аналогичные высказывания встречаются в трудах многих исследователей 19 и первой половины 20 в. (Э. Пфлюгер, Ш. Рише, Фредерик (L.A. Fredericq), И.М. Сеченов, И.П. Павлов, К.М. Быков и другие). Большое значение для изучения проблемы гомеостаза сыграли работы Л.С. Штерн (с сотрудниками), посвященные роли барьерных функций, регулирующих состав и свойства микросреды органов и тканей.

Само представление о гомеостазе не соответствует концепции устойчивого (не-колеблющегося) равновесия в организме — принцип равновесия не приложим к сложным физиологическим и биохимическим процессам, протекающим в живых системах. Неправильно также противопоставление гомеостаза ритмическим колебаниям во внутренней среде. Гомеостаз в широком понимании охватывает вопросы циклического и фазового течения реакций, компенсации, регулирования и саморегулирования физиологических функций, динамику взаимозависимости нервных, гуморальных и других компонентов регуляторного процесса. Границы гомеостаза могут быть жесткими и пластичными, меняться в зависимости от индивидуальных возрастных, половых, социальных, профессиональных и иных условий.

Особое значение для жизнедеятельности организма имеет постоянство состава крови — жидкой основы организма (fluid matrix), пo выражению У. Кеннона. Хорошо известна устойчивость ее активной реакции (рН), осмотического давления, соотношения электролитов (натрия, кальция, хлора, магния, фосфора), содержания глюкозы, числа форменных элементов и так далее. Так, например, рН крови, как правило, не выходит за пределы 7,35-7,47. Даже резкие расстройства кислотно-щелочного обмена с патологией накоплением кислот в тканевой жидкости, например при диабетическом ацидозе, очень мало влияют на активную реакцию крови. Несмотря на то, что осмотическое давление крови и тканевой жидкости подвергается непрерывным колебаниям вследствие постоянного поступления осмотически активных продуктов межуточного обмена, оно сохраняется на определенном уровне и изменяется только при некоторых выраженных патологических состояниях.

Сохранение постоянства осмотического давления имеет первостепенное значение для водного обмена и поддержания ионного равновесия в организме (смотри Водно-солевой обмен). Наибольшим постоянством отличается концентрация ионов натрия во внутренней среде. Содержание других электролитов колеблется также в узких границах. Наличие большого количества осморецепторов в тканях и органах, в том числе в центральных нервных образованиях (гипоталамусе, гиппокампе), и координированной системы регуляторов водного обмена и ионного состава позволяет организму быстро устранять сдвиги в осмотическом давлении крови, происходящие, например, при введении воды в организм.

Несмотря на то, что кровь представляет общую внутреннюю среду организма, клетки органов и тканей непосредственно не соприкасаются с ней.

В многоклеточных организмах каждый орган имеет свою собственную внутреннюю среду (микросреду), отвечающую его структурным и функциональным особенностям, и нормальное состояние органов зависит от химического состава, физико-химических, биологических и других свойств этой микросреды. Ее гомеостаз обусловлен функциональным состоянием гистогематических барьеров и их проницаемостью в направлениях кровь→тканевая жидкость, тканевая жидкость→кровь.

Особо важное значение имеет постоянство внутренней среды для деятельности центральной нервной системы: даже незначительные химические и физико-химические сдвиги, возникающие в цереброспинальной жидкости, глии и околоклеточных пространствах, могут вызвать резкое нарушение течения жизненных процессов в отдельных нейронах или в их ансамблях. Сложной гомеостатической системой, включающей различные нейрогуморальные, биохимические, гемодинамические и другие механизмы регуляции, является система обеспечения оптимального уровня артериального давления. При этом верхний предел уровня артериального давления определяется функциональными возможностями барорецепторов сосудистой системы тела, а нижний предел — потребностями организма в кровоснабжении.

К наиболее совершенным гомеостатическим механизмам в организме высших животных и человека относятся процессы терморегуляции; у гомойотермных животных колебания температуры во внутренних отделах тела при самых резких изменениях температуры в окружающей среде не превышают десятых долей градуса.

Различные исследователи по разному объясняют механизмы общебиологического характера, лежащие в основе гомеостаза. Так, У. Кеннон особое значение придавал высшей нервной системе, Л. А. Орбели одним из ведущих факторов гомеостаза считал адаптационно-трофическую функцию симпатической нервной системы. Организующая роль нервного аппарата (принцип нервизма) лежит в основе широко известных представлений о сущности принципов гомеостаза (И. М. Сеченов, И. П. Павлов, А. Д. Сперанский и другие). Однако ни принцип доминанты (А. А. Ухтомский), ни теория барьерных функций (Л. С. Штерн), ни общий адаптационный синдром (Г. Селъе), ни теория функциональных систем (П. К. Анохин), ни гипоталамическое регулирование гомеостаза (Н. И. Гращенков) и многие другие теории не позволяют полностью решить проблему гомеостаза.

В некоторых случаях представление о гомеостазе не совсем правомерно используется для объяснения изолированных физиологических состояний, процессов и даже социальных явлений. Так возникли встречающиеся в литературе термины «иммунологический», «электролитный», «системный», «молекулярный», «физико-химический», «генетический гомеостаз» и тому подобное. Предпринимались попытки свести проблему гомеостаза к принципу саморегулирования. Примером решения проблемы гомеостаза с позиций кибернетики является попытка Эшби (W. R. Ashby, 1948) сконструировать саморегулирующееся устройство, моделирующее способность живых организмов поддерживать уровень некоторых величин в физиологически допустимых границах. Отдельные авторы рассматривают внутреннюю среду организма в виде сложно-цепной системы со многими «активными входами» (внутренние органы) и отдельных физиололгических показателей (кровоток, артериальное давление, газообмен и другое), значение каждого из которых обусловлено активностью «входов».

Перед исследователями и клиницистами на практике встают вопросы оценки приспособительных (адаптационных) или компенсаторных возможностей организма, их регулирования, усиления и мобилизации, прогнозирования ответных реакций организма на возмущающие воздействия. Некоторые состояния вегетативной неустойчивости, обусловленные недостаточностью, избытком или неадекватностью регуляторных механизмов, рассматриваются как «болезни гомеостаза». С известной условностью к ним могут быть отнесены функциональные нарушения нормальной деятельности организма, связанные с его старением, вынужденная перестройка биологических ритмов, некоторые явления вегетативной дистонии, гипер- и гипокомпенсаторная реактивность при стрессовых и экстремальных воздействиях и так далее.

Для оценки состояния гомеостатических механизмов в физиол. эксперименте и в клин, практике применяются разнообразные дозированные функциональные пробы (холодовая, тепловая, адреналиновая, инсулиновая, мезатоновая и другие) с определением в крови и моче соотношения биологически активных веществ (гормонов, медиаторов, метаболитов) и так далее.

Биофизические механизмы гомеостаза

Биофизические механизмы гомеостаза. С точки зрения химической биофизики гомеостаз — это состояние, при котором все процессы, ответственные за энергетические превращения в организме, находятся в динамическом равновесии. Это состояние обладает наибольшей устойчивостью и соответствует физиологическому оптимуму. В соответствии с представлениями термодинамики организм и клетка могут существовать и приспосабливаться к таким условиям среды, при которых в биологической системе возможно установление стационарного течения физико-химических процессов, то есть гомеостаза. Основная роль в установлении гомеостаза принадлежит в первую очередь клеточным мембранным системам, которые ответственны за биоэнергетические процессы и регулируют скорость поступления и выделения веществ клетками.

С этих позиций основными причинами нарушения являются необычные для нормальной жизнедеятельности неферментативные реакции, протекающие в мембранах; в большинстве случаев это цепные реакции окисления с участием свободных радикалов, возникающие в фосфолипидах клеток. Эти реакции ведут к повреждению структурных элементов клеток и нарушению функции регулирования. К факторам, являющимся причиной нарушения гомеостаза, относятся также агенты, вызывающие радикалообразование,- ионизирующие излучения, инфекционные токсины, некоторые продукты питания, никотин, а также недостаток витаминов и так далее.

Одним из основных факторов, стабилизирующих гомеостатическое состояние и функции мембран, являются биоантиокислители, которые сдерживают развитие окислительных радикальных реакций.

Возрастные особенности гомеостаза у детей

Возрастные особенности гомеостаза у детей. Постоянство внутренней среды организма и относительная устойчивость физико-химических показателей в детском возрасте обеспечиваются при выраженном преобладании анаболических процессов обмена над катаболическими. Это является непременным условием роста и отличает детский организм от организма взрослых, у которых интенсивность метаболических процессов находится в состоянии динамического равновесия. В связи с этим нейроэндокринная регуляция гомеостаза детского организма оказывается более напряженной, чем у взрослых. Каждый возрастной период характеризуется специфическими особенностями механизмов гомеостаза и их регуляции. Поэтому у детей значительно чаще, чем у взрослых, встречаются тяжелые нарушения гомеостаза, нередко угрожающие жизни. Эти нарушения чаще всего связаны с незрелостью гомеостатических функций почек, с расстройствами функций желудочно-кишечного тракта или дыхательной функции легких.

Рост ребенка, выражающийся в увеличении массы его клеток, сопровождается отчетливыми изменениями распределения жидкости в организме (смотри Водно-солевой обмен). Абсолютное увеличение объема внеклеточной жидкости отстает от темпов общего нарастания веса, поэтому относительный объем внутренней среды, выраженный в процентах от веса тела, с возрастом уменьшается. Эта зависимость особенно ярко выражена на первом году после рождения. У детей более старших возрастов темпы изменений относительного объема внеклеточной жидкости уменьшаются. Система регуляции постоянства объема жидкости (волюморегуляция) обеспечивает компенсацию отклонений в водном балансе в достаточно узких пределах. Высокая степень гидратации тканей у новорожденных и детей раннего возраста определяет значительно более высокую, чем у взрослых, потребность ребенка в воде (в расчете на единицу массы тела). Потери воды или ее ограничение быстро ведут к развитию дегидратации за счет внеклеточного сектора, то есть внутренней среды. При этом почки — главные исполнительные органы в системе волюморегуляции — не обеспечивают экономии воды. Лимитирующим фактором регуляции является незрелость канальцевой системы почек. Важнейшая особенность нейроэндокринного контроля гомеостаза у новорожденных и детей раннего возраста заключается в относительно высокой секреции и почечной экскреции альдостерона, что оказывает прямое влияние на состояние гидратации тканей и функцию почечных канальцев.

Регуляция осмотического давления плазмы крови и внеклеточной жидкости у детей также ограничена. Осмомолярность внутренней среды колеблется в более широком диапазоне (±50 мосм/л), чем у взрослых ±6 мосм/л). Это связано с большей величиной поверхности тела на 1 кг веса и, следовательно, с более существенными потерями воды при дыхании, а также с незрелостью почечных механизмов концентрации мочи у детей. Нарушения гомеостаза, проявляющиеся гиперосмосом, особенно часто встречаются у детей периода новорожденности и первых месяцев жизни; в более старших возрастах начинает преобладать гипоосмос, связанный главным образом с желудочно-кишечными заболеванием или болезнями ночек. Менее изучена ионная регуляция гомеостаза, тесно связанная с деятельностью почек и характером питания.

Ранее считалось, что основным фактором, определяющим величину осмотического давления внеклеточной жидкости, является концентрация натрия, однако более поздние исследования показали, что тесной корреляции между содержанием натрия в плазме крови и величиной общего осмотического давления при патологии не существует. Исключение составляет плазматическая гипертония. Следовательно, проведение гомеостатической терапии путем введения глюкозосолевых растворов требует контроля не только за содержанием натрия в сыворотке или плазме крови, но и за изменениями общей осмомолярности внеклеточной жидкости. Большое значение в поддержании общего осмотического давления во внутренней среде имеет концентрация сахара и мочевины. Содержание этих осмотически активных веществ и их влияние на водносолевой обмен при многих патологических состояниях могут резко возрастать. Поэтому при любых нарушениях гомеостаза необходимо определять концентрацию сахара и мочевины. В силу вышесказанного у детей раннего возраста при нарушении водно-солевого и белкового режимов может развиваться состояние скрытого гипер- или гипоосмоса, гиперазотемии (Э. Керпель-Фрониуш, 1964).

Важным показателем, характеризующим гомеостаза у детей, является концентрация водородных ионов в крови и внеклеточной жидкости. В антенатальном и раннем постнатальном периодах регуляция кислотно-щелочного равновесия тесно связана со степенью насыщения крови кислородом, что объясняется относительным преобладанием анаэробного гликолиза в биоэнергетических процессах. При этом даже умеренная гипоксия у плода сопровождается накоплением в его тканях молочной кислоты. Кроме того, незрелость ацидогенетической функции почек создает предпосылки для развития «физиологического» ацидоза. В связи с особенностями гомеостаза у новорожденных нередко возникают расстройства, стоящие на грани между физиологическими и патологическими.

Перестройка нейроэндокринной системы в пубертатном периоде также сопряжена с изменениями гомеостаза. Однако функции исполнительных органов (почки, легкие) достигают в этом возрасте максимальной степени зрелости, поэтому тяжелые синдромы или болезни гомеостаза встречаются редко, чаще же речь идет о компенсированных сдвигах в обмене веществ, которые можно выявить лишь при биохимическом исследовании крови. В клинике для характеристики гомеостаза у детей необходимо исследовать следующие показатели: гематокрит, общее осмотическое давление, содержание натрия, калия, сахара, бикарбонатов и мочевины в крови, а также рН крови, рО 2 и рСО 2 .

Особенности гомеостаза в пожилом и старческом возрасте

Особенности гомеостаза в пожилом и старческом возрасте. Один и тот же уровень гомеостатических величин в различные возрастные периоды поддерживается за счет различных сдвигов в системах их регулирования. Например, постоянство уровня артериального давления в молодом возрасте поддерживается за счет более высокого минутного сердечного выброса и низкого общего периферического сопротивления сосудов, а в пожилом и старческом — за счет более высокого общего периферического сопротивления и уменьшения величины минутного сердечного выброса. При старении организма постоянство важнейших физиологических функций поддерживается в условиях уменьшения надежности и сокращения возможного диапазона физиологических изменений гомеостаза. Сохранение относительного гомеостаза при существенных структурных, обменных и функциональных изменениях достигается тем, что одновременно происходит не только угасание, нарушение и деградация, но и развитие специфических приспособительных механизмов. За счет этого поддерживается неизменный уровень содержания сахара в крови, рН крови, осмотического давления, мембранного потенциала клеток и так далее.

Существенное значение в сохранении гомеостаза в процессе старения организма имеют изменения механизмов нейрогуморальной регуляции, увеличение чувствительности тканей к действию гормонов и медиаторов на фоне ослабления нервных влияний.

При старении организма существенно изменяется работа сердца, легочная вентиляция, газообмен, почечные функции, секреция пищеварительных желез, функция желез внутренней секреции, обмен веществ и других. Изменения эти могут быть охарактеризованы как гомеорезис — закономерная траектория (динамика) изменения интенсивности обмена и физиологических функций с возрастом во времени. Значение хода возрастных изменений очень важно для характеристики процесса старения человека, определения его биологического возраста.

В пожилом и старческом возрасте снижаются общие потенциальные возможности приспособительных механизмов. Поэтому в старости при повышенных нагрузках, стрессах и других ситуациях вероятность срыва адаптационных механизмов и нарушения гомеостаза увеличиваются. Такое уменьшение надежности механизмов гомеостаза является одной из важнейших предпосылок развития патологических нарушений в старости.

Вас категорически не устраивает перспектива безвозвратно исчезнуть из этого мира? Вы желаете прожить ещё одну жизнь? Начать всё заново? Исправить ошибки этой жизни? Осуществить несбывшиеся мечты? Перейдите по ссылке:

В биологии – это поддержание постоянства внутренней среды организма.
В основе гомеостаза лежит чувствительность организма к отклонению определённых параметров (гомеостатических констант) от заданного значения. Пределы допустимых колебаний гомеостатического параметра (гомеостатической константы ) могут быть широкими и узкими. Узкие пределы имеют: температура тела, рН крови, содержание глюкозы в крови. Широкие пределы имеют: давление крови, масса тела, концентрация аминокислот в крови.
Специальные внутриорганизменные рецепторы (интерорецепторы ) реагируют на отклонение гомеостатических параметров от заданных пределов. Такие интерорецепторы имеются внутри таламуса, гипоталамуса, в сосудах и в органах. В ответ на отклонение параметров они запускают восстановительные гомеостатические реакции.

Общий механизм нейроэндокринных гомеостатических реакций для внутренней регуляции гомеостаза

Параметры гомеостатической константы отклоняются, интерорецепторы возбуждаются, затем возбуждаются соответствующие центры гипоталамуса, они стимулируют выброс гипоталамусом соответствующих либеринов. В ответ на действие либеринов происходит выброс гормонов гипофизом, а затем под их действием идёт выброс гормонов других эндокринных желёз. Гормоны, выделившись из желёз внутренней секреции в кровь, изменяют обмен веществ и режим работы органов и тканей. В итоге установившийся новый режим работы органов и тканей смещает изменившиеся параметры в сторону прежнего заданного значения и восстанавливает величину гомеостатической константы. Таков общий принцип восстановления гомеостатических констант при их отклонении.

2. В этих функциональных нервных центрах определяется отклонение данных констант от нормы. Отклонение констант в заданных пределах устраняется за счёт регуляторных возможностей самих функциональных центров.

3. Однако при отклонении любой гомеостатической константы выше или ниже допустимых пределов функциональные центры передают возбуждение выше: в «потребностные центры» гипоталамуса. Это необходимо для того, чтобы переключиться с внутренней нейрогуморальной регуляции гомеостаза на внешнюю — поведенческую.

4. Возбуждение того или иного потребностного центра гипоталамуса формирует соответствующее ему функциональное состояние, которое субъективно переживается как потребность в чём-то: пище, воде, тепле, холоде или сексе. Возникает активирующее и побуждающее к действию психоэмоциональное состояние неудовлетворённости.

5. Для организации целенаправленного поведения необходимо выбрать только одну из потребностей в качестве первоочередной и создать для её удовлетворения рабочую доминанту. Считается, что главную роль в этом играют миндалины мозга (Сorpus amygdoloideum). Получается, что на основе одной из потребностей, которые формирует гипоталамус, миндалина создаёт ведущую мотивацию, организующую целенаправленное поведение для удовлетворения только одной этой избранной потребности.

6. Следующим этапом можно считать запуск подготовительного поведения, или драйв-рефлекса, который должен повысить вероятность для запуска исполнительного рефлекса в ответ на пусковой стимул. Драйв-рефлекс побуждает организм к созданию такой ситуации, в которой будет повышена вероятность обнаружения объекта, подходящего для удовлетворения текущей потребности. Это может быть, например, перемещение в место, богатое пищей, или водой, или сексульными партнёрами, в зависимости от ведущей потребности. Когда же в достигнутой ситуации обнаруживается конкретный объект, подходящий для удовлетворения данной доминантной потребности, то он запускает исполнительное рефлекторное поведение, направленное на удовлетворение потребности с помощью именно этого объекта.

© 2014-2018 Сазонов В.Ф. © 2014-2016 kineziolog.bodhy.ru..

Системы гомеостаза — подробный образовательный ресурс по гомеостазу.

Гомеостаз — это способность человеческого организма подстраиваться под изменяющиеся условия внешней и внутренней среды. Стабильная работа процессов гомеостаза гарантирует человеку комфортное самочувствие в любой ситуации, поддерживая постоянство жизненно важных показателей организма.

Гомеостаз с биологической и экологической точки зрения

В гомеостаз применяют к любым многоклеточным организмам. При этом экологи зачастую обращают внимание на сбалансированность внешней среды. Считается, что это гомеостаз экосистемы, которая также подвергается изменениям и постоянно перестраивается для дальнейшего существования.

Если баланс в какой-либо системе нарушен и она не в состоянии его восстановить, то это приводит к полному прекращению функционирования.

Человек не исключение, гомеостатические механизмы играют важнейшую роль в ежедневной жизнедеятельности, а допустимая степень изменения основных показателей у человеческого организма очень невелика. При необычных колебаниях внешней или внутренней среды сбой в работе гомеостаза может привести к летальным последствиям.

Для чего нужен гомеостаз и его виды

Ежедневно человек подвергается воздействию различных факторов окружающей его среды, но для того, чтобы основные биологические процессы в организме продолжали стабильно работать, их условия не должны измениться. Именно в поддержании этой стабильности и заключается основная роль гомеостаза.

Принято выделять три основных вида:

1. Генетический.
2. Физиологический.
3. Структурный (регенерационный или клеточный).

Для полноценного существования человеку необходима работа всех трех видов гомеостаза в комплексе, если один из них выходит из строя, то это приводит к неприятным последствиям для здоровья. Слаженная работа процессов позволит не замечать или же переносить с минимальными неудобствами наиболее распространенные изменения и чувствовать себя уверенно.

Такой вид гомеостаза — это способность сохранения единого генотипа внутри одной популяции. На молекулярно-клеточном уровне поддерживается единая генетическая система, которая несет в себе определенный набор наследственной информации.

Механизм позволяет особям скрещиваться между собой, сохраняя при этом равновесие и единообразие условно закрытой группы людей (популяции).

Физиологический гомеостаз

Данный вид гомеостаза отвечает за поддержание в оптимальном состоянии основных жизненно важных показателей:

• Температуры тела.
• Артериального давления.
• Стабильность пищеварения.

За его правильную работу отвечают иммунная, эндокринная и нервная система. В случае возникновения непредвиденного сбоя в работе одной из систем, это незамедлительно отражается на самочувствии всего организма, приводит к ослаблению защитных функций и развитию заболеваний.

Клеточный гомеостаз (структурный)

Этот вид носит также название «регенерационный», что, вероятно, лучше всего описывает функциональные особенности.

Основные силы такого гомеостаза направлены на восстановление и излечение поврежденных клеток внутренних органов человеческого организма. Именно такие механизмы при правильной работе позволяют организму восстановиться после болезней или травм.

Основные механизмы гомеостаза развиваются и эволюционируют вместе с человеком, лучше подстраиваясь под изменения внешней среды.

Функции гомеостаза

Для того чтобы правильно понимать функции и свойства гомеостаза, лучше всего рассматривать его действие на конкретных примерах.

Так, например, при занятиях спортом человеческое дыхание и пульс учащаются, что говорит о стремлении организма сохранить внутреннее равновесие при измененных окружающих условиях.

При переезде в страну с климатом, значительно отличающимся от привычного, какое-то время можно испытывать недомогание. В зависимости от общего здоровья человека, механизмы гомеостаза позволяют адаптироваться в новых условиях жизни. У кого-то акклиматизация не чувствуется и внутренний баланс оперативно подстраивается, кому-то приходится немного подождать, прежде чем организм настроит свои показатели.

В условиях повышенной температуры человеку становится жарко и начинается потоотделение. Такое явление считается прямым доказательством функционирования механизмов саморегуляции.

Во многом работа основных гомеостатических функций зависит от наследственности, генетического материала, переданного от старшего поколения семьи.

Опираясь на приведенные примеры, четко можно проследить основные функции:

• Энергетическая.
• Адаптационная.
• Репродуктивная.

Важно обратить внимание на то, что в старости, а также в младенческом возрасте стабильная работа гомеостаза требует особенного внимания, из-за того, что реакция основных систем регуляции в эти периоды жизни замедленна.

Свойства гомеостаза

Зная об основных функциях саморегуляции, полезно также понимать, какими свойствами она обладает. Гомеостаз — это сложная взаимосвязь процессов и реакций. Среди свойств гомеостаза выделяют:

• Нестабильность.
• Стремление к равновесию.
• Непредсказуемость.

Механизмы находятся в постоянном изменении, тестируют условия, чтобы выбрать оптимальный вариант приспособления к ним. В этом проявляется свойство нестабильности.

Равновесие — это основная цель и свойство любого организма, он стремится к нему постоянно, как структурно, так и функционально.

В некоторых случаях реакция организма на изменения внешней или внутренней среды может стать неожиданной, привести к перестройкам жизненно важных систем. Непредсказуемость гомеостаза может вызывать определенный дискомфорт, что не говорит о дальнейшем пагубном воздействии на состоянии организма.

Как улучшить работу механизмов гомеостатической системы

С точки зрения медицины любое заболевание является доказательством сбоя в работе гомеостаза. Внешние и внутренние угрозы постоянно оказываются воздействие на организм, и только слаженность в работе основных систем поможет с ними справиться.

Ослабление иммунитета не происходит беспричинно. Современная медицина обладает большим диапазоном средств, которые способны помочь человеку сохранить свое здоровье, вне зависимости от того, что стало причиной сбоя.

Изменение погодных условий, стрессовые ситуации, травмы — все это способно привести к развитию заболеваний разной тяжести.

Для того чтобы функции гомеостаза работали правильно и максимально быстро, необходимо следить за общим состоянием своего здоровья. Для этого можно обратиться к врачу за обследованием, чтобы определить свои уязвимые места и выбрать комплекс терапии для их устранения. Регулярная диагностика поможет лучше контролировать основные процессы жизнедеятельности.

При этом важно самостоятельно следовать нехитрым рекомендациям:

• Избегать стрессовых ситуаций, чтобы защитить нервную систему от постоянного перенапряжения.
• Следить за рационом питания, не перегружать себя тяжелыми продуктами, не допускать бессмысленного голодания, что позволит пищеварительной системе легче справляться со своей работой.
• Выбрать подходящие витаминные комплексы, чтобы снизить влияние сезонных изменений погоды.

Бдительное отношение к собственному здоровью поможет гомеостатическим процессам своевременно и правильно реагировать на любые изменения.

Роль микробиоты в регуляции гомеостаза организма человека при инфекции | Бухарин

Взаимодействия «паразит–хозяин» микробов и человека весьма разнообразны и нередко нарушают гомеостаз хозяина, т.е. стабильное внутреннее равновесие функционирующих систем организма. С другой стороны, имеется немало примеров, когда микробные клетки оказываются полезны для сохранения здоровья человека. Однако в этом «союзе, неотделимом от вражды», который длится уже много веков, есть свой «микробный орган» — микробиом, которым Природа наделила человека, защищая все его биотопы. Как же это осуществляется и что в «копилке» исследователей?

Метаболическая интеграция и сигнальные молекулы

Обилие разнообразных сигнальных молекул и метаболитов в кишечнике позволяет микробиоте осуществлять влияние на состояние организма хозяина, формирование его гомеостаза и управление поведением. Регуляторные метаболиты микроорганизмов включают короткоцепочечные жирные кислоты, гамма-аминомасляную кислоту, биотин, витамин К, путресцин, спермидин, спермин, таурин, кадаверин, триптофан и др. [1][2][3][4].

Была обоснована интеграция метаболизма человека и его микробиоты на основе обобщения результатов исследований с участием микробных метаболитов в развитии критических состояний [5], где было показано, что в сложившейся системе человек–микробиом присутствуют все необходимые объективные условия для формирования метаболической интеграции. Особого внимания заслуживает группа микробных экзометаболитов, имеющих ароматическое строение. Их анализ выявил около 50 ароматических соединений в кишечнике здорового человека, в количественном отношении преобладали такие метаболиты, как фенилуксусная кислота, гидроксифенилуксусная кислота, фенилпировиноградная кислота и др. В сыворотке крови здоровых людей обнаружено присутствие большинства этих ароматических аминокислот с преобладанием гидроксифенилуксусной кислоты. Изменение соотношения ароматических аминокислот в крови авторы связывают с их избирательной утилизацией клетками тканевых барьеров, хотя это не исключает потребности в метаболитах кишечной доминантной микрофлоры.

Имеются данные, подтверждающие роль опиатов в инфекционном процессе [6][7]. Экспериментальные материалы показывают, что при стрессе у лабораторных животных появляются опиаты в просвете кишечника, что сопровождается активацией вирулентности кишечной палочки и нарушением барьерной функции кишечного эпителия [8]. Оказалось, что динорфин — представитель группы опиатов, не увеличивает ростовые свойства, но усиливает продукцию пиоцианина у псевдомонад. А это является еще одним доказательством влияния эукариотических «сигнальных молекул» на физиологию прокариот без изменения их роста/размножения [9].

В ряде работ также описано снижение вирулентности микроорганизмов под действием сигнальных молекул иммунной системы, посредством нарушения микробного кворума, как это было показано на примере динорфина и интерферона (INF)-γ [8][9][10]. В работе M.W. Bader и соавт. [11] представлены данные о влиянии пептидных гормонов, имеющих структурную гомологию к антибактериальным пептидам, на микроорганизмы. Предполагается, что эти молекулы обладают вторичной антимикробной активностью, помимо их мишень-специфического взаимодействия с клетками эукариот.

Натрийуретические пептиды в настоящее время также рассматриваются как пептиды с антимикробным действием, которые могут оказывать влияние на микробиоту при инфекционном процессе [10]. В пользу этого свидетельствуют данные о формировании пор в мембране бактерий под действием С-типа натрийуретического пептида и увеличение концентрации мозгового натрийуретического пептида при септическом шоке. В ряде работ установлено, что натрийуретические гормоны типа В и С стимулируют вирулентные свойства псевдомонад, не влияя на их ростовые характеристики, но изменяя внутриклеточную концентрацию цАМФ. Считается, что механизм данного действия натрийуретических гормонов опосредован белком Vfr, связывающим цАМФ и контролирующим выработку различных факторов вирулентности у Pseudomonas aeruginosa. Исследования штаммов псевдомонад показали наличие рецепторов к разным подтипам натрийуретических гормонов, действующих как через цАМФ, так и через цГМФ [12][13][14].

Гипоталамические нонапептиды

Всеобщий исследовательский интерес к окситоцину и вазопрессину не случаен. Являясь продуктом гипоталамо-гипофизарной нейросекреторной системы (ГГНС) головного мозга, его супраоптического и паравентрикулярного ядер, окситоцин, как и вазопрессин, обладает широтой физиологических действий и принимает непосредственное участие в регуляции адаптационных реакций организма человека [15]. Особенно наглядно это выявляется при инфекции, когда окситоцин защищает хозяина от возбудителя. Ранее считали, что препарат не оказывает защитный эффект непосредственно, хотя и была обнаружена его способность усиливать антимикробное действие антибиотиков, применяемых в комбинации с окситоцином [16].

Так в чем же секрет защитного эффекта при инфекционной патологии? Что он делает с возбудителем инфекции? Для этого вернемся к ранним работам по регуляции персистентного потенциала бактерий О.Л. Черновой (1989) [17], которая, изучая влияние различных антисептических фармакологических средств на антилизоцимную активность золотистого и эпидермального стафилококков, показала, что лидером в десятке изученных антисептиков — препаратов, подавляющих антилизоцимную активность бактерий, — оказался окситоцин, что позволило обратить внимание на ингибирование этого персистентного признака микроорганизмов. В последующем Д.А. Кириллов (2004) [18] методом клонального анализа популяций различных возбудителей инфекции показал, что окситоцин перестраивает персистентный потенциал клонов популяции возбудителя вплоть до его элиминации из организма хозяина.

Эти работы «проторили дорожку» в XXI в. — век инфектологии (от микробиологии и иммунологии), изучающей взаимоотношения паразит–хозяин при инфекции на основе симбиотической платформы и клонального анализа персистентного потенциала популяции возбудителя. Таким образом, клональная перестройка популяции возбудителя болезни, снижающая его адаптационные возможности, — это существенный механизм защиты хозяина, реализуемый при помощи окситоцина.

Не исключено, что данный механизм защиты хозяина от инфекций — еще одна иллюстрация из разряда «природоподобных технологий», которые нам еще предстоит освоить. Но это дело времени и смелости ума. А основания для этого есть.

Посильную лепту в изучение защитного эффекта окситоцина внесли и иммунологи, описавшие другие механизмы опосредованного защитного действия окситоцина при инфекции: фагоцитарную функцию макрофагов, усиление бластной трансформации лимфоцитов, ингибирование биопленкообразования патогенов [19].

Обсуждая эту проблему, нельзя не упомянуть инсулиноподобный эффект окситоцина, базирующийся на усилении синтеза гликогена из глюкозы.  Хирурги хорошо пользуются этим приемом, применяя окситоцин на фоне сахарного диабета пациентов при гнойно-некротических поражениях стоп и гнойно-воспалительных заболеваниях мягких тканей [19][20][21].

Универсальные регуляторные эффекты нонапептидов нашли свое применение и при панкреонекрозе, деструктивном панкреатите и системных поражениях поджелудочной железы [22][23].

Исследователи не теряют интереса к фундаментальным проблемам медицины. Это в полной мере относится к проблеме гомеостаза организма. Как и чем мы можем помочь пациенту?

Лучшее свидетельство тому — исследование, выполненное в «школе» академика Ю.В. Наточина, где был выявлен новый механизм работы многоцелевого регулятора гомеостаза — окситоцина, определивший новую функциональную роль нонапептида — его участие в осморегуляции организма. При изучении регуляции водовыделительной функции почек отмечено, что после водной нагрузки при гипергидратации у крыс возрастала секреция окситоцина ГГНС, что способствовало усилению водного диуреза и приводило к более быстрому выделению воды почкой и восстановлению осмотического гомеостаза [24].

Адипокины и цитокины

Многочисленные исследования механизмов взаимосвязи метаболических нарушений и воспалительных процессов привели к признанию факта, что жировая ткань функционирует как эндокринный орган, выделяя различные биологически активные вещества (адипокины). Изучение адипокинов показало, что дисбаланс данных про- и противовоспалительных медиаторов приводит к различным метаболическим дисфункциям, что свидетельствует о роли адипокинов в формировании гомеостаза хозяина [25]. Принимая во внимание участие адипокинов в воспалении, эти пептиды были разделены на провоспалительные (лептин, резистин, интерлейкин (IL)-6, фактор некроза опухоли (TNF)-α) и противовоспалительные (адипонектин, антагонист рецептора IL-1, IL-10) [26].

Лептин обладает множественным действием и влияет на гипоталамус, осуществляя гормональную регуляцию, связанную с поступлением питательных веществ и энергетическим метаболизмом, а также влияет на метаболизм глюкозы, липидов и другие функции человека [27]. Одной из важных функций лептина является регуляция иммунного ответа, что предполагает роль данных пептидов в интегративных механизмах ассоциативного симбиоза человека и микроорганизмов.

В настоящее время этот вопрос активно изучается. Еще не выяснена защитная роль адипокинов при инфекции толстого кишечника с участием лептина, индуцирующего продукцию муцина за счет стимуляции эпителиальных клеток ободочной кишки и таким образом обеспечивающего статический внешний барьер против патогенов. Однако при этом бактериальная инвазия Salmonella typhimurium, наличие эндотоксина сальмонелл или кишечной палочки не влияли на уровень лептина в крови. Напротив, введение токсина Clostridioides difficile лабораторным животным вызывало значительное повышение уровня лептина в плазме крови и усиливало экспрессию рецепторов к лептину на клетках слизистого эпителия, что предполагает прямой провоспалительный эффект лептина в кишечнике [28][29].

Известно, что диарея, возникающая при бактериальной кишечной инфекции, связана с воздействием микробных липополисахаридов на иммунную систему и нарушением моторики желудочно-кишечного тракта. В экспериментах in vivo выявлено, что у мышей, получавших грелин, нарушение моторики, вызванное присутствием эндотоксина в крови, корректировалось за счет ингибирования уровня оксида азота в желудочно-кишечном тракте и уменьшения продукции провоспалительных цитокинов IL-1β и TNF-α, а также за счет индукции противовоспалительного цитокина IL-10 [30, 31].

Интеграция микробиоты с организмом хозяина может осуществляться при помощи сигнальных молекул иммунной системы человека — цитокинов, баланс которых является одним из условий формирования гомеостаза человека, поскольку цитокины принимают непосредственное участие в регуляции иммунного ответа при инфекции [32]. При этом изменение цитокинового баланса происходит не только за счет взаимодействия микробиоты с клетками иммунитета, но и при непосредственном влиянии бактерий на цитокины (антипептидная активность). Также известно влияние самих цитокинов на биологические свойства микроорганизмов. В экспериментах in vitro показана стимуляция ростовых свойств бактерий под действием IL-1, IL-2, IL-6, INF-γ, TNF-α. У культуры Yersinia pestis обнаружены мембранные рецепторы (антиген сборки капсулы F1), связывающие IL-1β, а у Р. aeruginosa — белок, специфически связывающийся с INF-γ, что приводило к активации механизмов «quorum sensing» [33][34][35][36][37].

Получены данные о ферментах бактерий, расщепляющих многие виды органических макромолекул, включая цитокины IL-2, INF-γ [38], которые могут свидетельствовать о том, что инактивация цитокинов, являющихся продуктом иммунных клеток (лимфоцитов, макрофагов и др.), может привести к нарушениям механизмов как врожденного, так и адаптивного иммунитета. Подтверждением модификации цитокинов и их рецепторов служат материалы, свидетельствующие, что ауреолизин золотистого стафилококка, являющийся металлопротеазой, может вызвать деградацию рецепторов к IL-6 на клетках, цистеиновая протеаза Streptococcus pyogenes разрушает IL-1β, а сериновая протеаза — IL-8. Кроме того, цистеиновая протеаза Porphyromonas gingivalis может вызвать деградацию целой группы цитокинов, включая IL-8, -1β, -6, -12, INF-γ, TNF-α, а металлопротеаза Р. aeruginosa способна разрушать IL-2, IL-6 [39][40].

Таким образом, полученные «находки» иллюстрируют способность микробиоты не только влиять на продукцию цитокинов иммунными клетками, но и использовать определенные цитокины в качестве ростовых факторов и медиаторов «чувства кворума», а также проявлять антипептидную активность, внося свой вклад в формирование цитокинового баланса в организме человека.

Несомненно, что взаимодействие микробных сигнальных метаболитов и иммунной системы человека представляет интерес с позиции интеграции молекулярных систем про- и эукариот при ассоциативном симбиозе человека. В ряде работ показано, что различные гомологи ацилгомосерин-лактонов (АГЛ) ускоряют апоптоз макрофагов и нейтрофилов, ингибируют пролиферацию лимфоцитов и выработку TNF-α и IL-12, тормозят Т-клеточный ответ, индуцируют апоптоз в дендритных клетках и CD4+ Т-лимфоцитах. Роль АГЛ подтверждается наличием механизмов, ограничивающих количество сигнальных молекул в среде, что названо «тушением кворума». Снижение концентрации АГЛ контролируется со стороны как микробиоты, так и хозяина. К примеру, бациллы в ответ на увеличение количества АГЛ продуцируют фермент, инактивирующий широкий спектр АГЛ путем расщепления лактонового кольца. Клетки дыхательного эпителия млекопитающих также производят АГЛ-инактивирующие ферменты (параоксоназы), деградирующие АГЛ синегнойной палочки. В другой работе показано существование трех семейств параоксоназ, которые у млекопитающих расположены преимущественно в печени и могут инактивировать разнообразные АГЛ [41][42][43][44][45][46].

При изучении механизмов интеграции микробиоты и хозяина интерес также представляют сигнальные молекулы микроорганизмов. Их влияние на иммунитет человека было показано на примере гомологов алкилоксибензолов, когда под влиянием метилрезорцина изменялись функциональная активность и субстратная специфичность лизоцима [47].

Очевидно, что в механизмах интеграции микробиоты и человека задействованы сигнальные молекулы: со стороны микробиоты — низкомолекулярные метаболиты, молекулы «quorum sensing» и пр., а со стороны хозяина — гормоны и медиаторы иммунитета. По-видимому, в условиях симбиотических взаимоотношений микробиота–хозяин формируется единая регуляторная среда, в которой наблюдается многообразие создающихся связей: от непосредственных (прямых) взаимодействий — разрушения сигнальных молекул (инактивации молекул кворума, разрушения антимикробных факторов иммунитета), индукции физиологических функций за счет наличия схожих рецепторов к лигандам и, наконец, модификации сигнальных молекул (расширения спектра имеющихся антимикробных ферментов, появления антимикробной активности у пептидов, ранее не имевших данного свойства) — до косвенных воздействий, опосредованных активацией и регуляцией системы иммунитета через цитокиновую сеть и систему адипокинов. По-видимому, сочетание этого многообразия механизмов интеграции в единой регуляторной среде приводит к формированию гомеостаза, означающего динамическое равновесие сигнальных систем микробиоты и человека в условиях ассоциативного симбиоза [46].

Бифидофлора кишечного биотопа — «форпост» здоровья человека

Роль микробного «органа» (микробиома) трудно переоценить, и уж если он создан Природой и сосуществует с хозяином много веков, то остается лишь понять его физиологическое назначение. Наличие в организме млекопитающих универсального и древнего «центра управления» — гипоталамо-гипофизарной системы, продуцирующей нонапептидные нейросекреторные гормоны (вазопрессин и окситоцин), предполагает, что они не могут остаться без работы [48][49].

Оказалось, что кишечная микрофлора, стимулируя иммунную защиту хозяина, защищает организм от раневой инфекции. С одной стороны, эта защита может осуществляться за счет транслокации полезной микрофлоры хозяина, как это было показано на примере бацилл [50]. С другой стороны, микробные компоненты (клетки и метаболиты), формируя кишечно-мозговую ось, могут влиять на выработку гипоталамического гормона — окситоцина. Работы по изучению влияния бактерий на секрецию окситоцина малочисленны и проведены на модели лактобактерий. Установлено, что лактобациллы стимулируют продукцию окситоцина, что благотворно отражается на заживлении инфицированных ран в эксперименте [51]. Также отмечено, что Lactobacillus spp. стимулируют окситоцин, который регулирует экспрессию INF-γ и CD25 для иммунной толерантности. Все эти усилия предупреждают избыточную реактивность как своих, так и внешних факторов среды, которые способствуют преждевременному старению организма. На моделях мышей показана эффективность индуцированных лактобациллами и их клеточными лизатами T-reg при участии нейропептидного гормона окситоцина [51–53].

Приведенные материалы вкупе с описанными нашими данными свидетельствуют, что микробиом усиливает регуляцию окситоцина, тем самым улучшая течение раневой инфекции, способствуя быстрейшему заживлению ран [19].

В свете обсуждаемой проблемы определенный интерес представляют данные оренбургских исследователей ИКВС УрО РАН, проводящих изучение биологических характеристик бифидофлоры в качестве ключевого регулятора здоровья человека.

Систематическое изучение микросимбиоценоза кишечного биотопа у человека позволило выявить феномен микробного распознавания свой– чужой в условиях взаимодействия доминантных (бифидофлора) и ассоциативных микросимбионтов [46].

Известно, что, независимо от уровня сложности, любые живые организмы (от прокариот до высших эукариот) имеют различные механизмы защиты от чужеродной информации, поскольку концепция «своего» тесно связана с самоидентификацией и саморегуляцией любой биологической системы [54].

Микробное распознавание и механизмы самоидентификации бактерий активно изучаются. L.M. Wenren с соавт. [55] в результате исследования роста культур Proteus mirabilis на поверхности агаровых сред отметили, что взаимоотношения микроорганизмов в бульонной культуре могут отличаться от таковых в модели «агаровой среды», поскольку в этом процессе имеют значение микробные метаболиты. A.E. Shank и соавт. [56] связывали регуляторные взаимодействия микроорганизмов с наличием в супернатанте сигнальных молекул. Очевидно, что изменение фенотипа микробных популяций при межмикробном взаимодействии осуществляется с помощью различных молекул, далее использующихся микробиотой в качестве индукторов новых метаболитов-посредников, что в конечном итоге оказывает влияние на формирование антагонистических либо синергидных связей между микроорганизмами [46].

С использованием приема индукции микробных метаболитов в условиях пары доминант–ассоциант был выявлен феномен оппозитного (усиление/подавление) влияния микросимбионтов на их биологические свойства (антагонистический, персистентный потенциал и способность к формированию биопленок), позволяющий реализовать принцип «свой–чужой» в условиях микросимбиоценоза. Дальнейшее развитие исследований по определению «чужеродности» штаммов микроорганизмов позволило определить биосовместимость бактерий в микробной композиции и оценить эффективность пробиотических препаратов [46].

Используя симбиотический подход на платформе нового направления «инфекционная симбиология», было определено, что не только организм хозяина, посредством различных механизмов врожденного и адаптивного иммунитета, выявляет и уничтожает «чужеродные» штаммы бактерий и грибов, но и сами микроорганизмы (представители доминантной микробиоты) способны определять «свои» и «чужие» виды микросимбионтов в составе микросимбиоценоза. Таким образом, своеобразная перестройка «микробного органа» человека позволяет микробиоте сформировать симбиотические связи для поддержания стабильного функционирования микросимбиоценоза на оптимальном уровне с целью выживания нормофлоры в той экологической нише человека, которую она занимает.

Заключение

Оценивая ретроспективу рассмотренного вопроса, можно сделать вывод о целесообразности продолжения накопления материала по выяснению механизмов защиты организма хозяина при помощи микробных клеток и их продуктов. Активно изучается возможность использования в качестве регуляторов гомеостаза организма человека сигнальных молекул, гормонов и цитокинов. Это очень интересная многообещающая тематика по выявлению новых «природоподобных» технологий, которые нам предстоит еще открыть, но учиться у Природы не зазорно.

Появление в третьем тысячелетии науки инфектологии значительно расширило рамки изучения отношений «паразит–хозяин» с включением симбиотического подхода на организменном и клональном уровнях персистентного потенциала патогенов.

Это позволило выявить роль кишечной микробиоты в регуляции гомеостаза хозяина через треугольник «кишечная микробиота–ГГНС–окситоцин» [19]. К этому можно присовокупить материалы, уточняющие биоэффекты данного универсального ключевого регулятора гомеостаза:

1) более быстрое заживление ран;

2) поддержание костно-мышечной массы тела человека;

3) улучшение ментального здоровья;

4) психотропное действие, регуляция социальной памяти и когнитивных функций;

5) пониженный риск ожирения;

6) усиление репродуктивной активности и др.

Описанный треугольник «микробиота–ГГНС–окситоцин» подтвержден экспериментально-клиническими материалами и органично вписывается в концепцию «кишечно-мозговой оси», характеризующую ряд важнейших физиологических функций хозяина, существенно дополняя их.

1. Zheng X., Xie G., Zhao A., Zhao L., Yao C., Chiu N.H., et al. The footprints of gut microbial-mammalian cometabolism. J. Proteome Res. 2011; 10(12): 5512-22. https://doi.org/10.1021/pr2007945

2. Le Gall G., Noor S.O., Ridgway K. Metabolomics of fecal extracts detects altered metabolic activity of gut microbiota in ulcerative colitis and irritable bowel syndrome. J. Proteome Res. 2011; 10(9): 4208-18. https://doi.org/10.1021/pr2003598

3. Beloborodova N.V, Olenin A.Y., Fedotcheva N.I., Shubina V, Teplova V.V. Effect of phenolic acids originating from microbes on mitochondria and neutrophils. Crit. Care. 2012; 16(Suppl. 3): 26.

4. Matsumoto M., Kibe R., Ooga T., Aiba Y, Kurihara S., Sawaki E., et al. Impact of intestinal microbiota on intestinal luminal metabolome. Sci. Re: 2012; 2: 233. https://doi.org/10.1038/srep00233

5. Белобородова Н.В. Интеграция метаболизма человека и его микробиома при критических состояниях. Общая реаниматология. 2012; 8(4): 42-54.

6. Hooi D.S., Bycroft B.W., Chhabra S.R., Williams P., Pritchard D.I. Differential immune modulatory activity of Pseudomonas aeruginosa quorum-sensing signal molecules. Infect. Immun. 2004; 72(11): 6463-70. https://doi.org/10.1128/iai.72.11.6463-6470.2004

7. Pritchard D.I. Immune modulation by Pseudomonas aeruginosa quorum-sensing signal molecules. Int. J. Med. Microbiol. 2006; 296(2-3): 111-6. https://doi.org/10.1016/j.ijmm.2006.01.037

8. Wu L., Holbrook C., Zaborina O., Ploplys E., Rocha F., Pel¬ham D., et al. Pseudomonas aeruginosa expresses a lethal virulence determinant, the PA-I lectin/adhesin, in the intestinal tract of a stressed host: the role of epithelia cell contact and mole¬cules of the quorum sensing signaling system. Ann. Surg. 2003; 238(5): 754-64. https://doi.org/10.1097/01.sla.0000094551.88143.f8

9. Zaborina O., Lepine F., Xiao G., Valuckaite V, Chen Y, Li T., et al. Dynorphin activates quorum sensing quinolone signaling in Pseudomonas aeruginosa. PLoS Pathog. 2007; 3(3): 1-15. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.0030035

10. Lesouhaitier O., Veron W., Chapalain A., Madi A., Blier A.S., Dagorn A., et al. Gram-negative bacterial sensors for eukaryotic signal molecules. Sensors (Basel). 2009; 9(9): 6967-90. https://doi.org/10.3390/s90906967

11. Bader M.W., Sanowar S., Daley M.E., Schneider A.R., Cho U., Xu W., et al. Recognition ofantimicrobial peptides by a bacterialsensor kinase. Cell. 2005; 122(3): 461-72. https://doi.org/10.1016/j.cell.2005.05.030

12. Vila G., Resl M., Stelzeneder D., Struck J., Maier C., Riedl M., et al. Plasma NT-proBNP increases in response to LPS administration in healthy men. J. Appl. Physiol. (1985). 2008; (105): 1741-5. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.90442.2008

13. Veron W., Lesouhaitier O., Pennanec X., Rehel K., Leroux P., Orange N., et al. Natriuretic peptides affect Pseudomonas aeru-ginosa and specifically modify lipopolysaccharide biosynthesis. FEBS J. 2007; 274(22): 5852-64. https://doi.org/10.1111/j.1742-4658.2007.06109.x

14. Veron W., Orange N., Feuilloley M.G., Lesouhaitier O. Natri-uretic peptides modify Pseudomonas fluorescens cytotoxicity by regulating cyclic nucleotides and modifying LPS structure. BMC Microbiol. 2008; 8: 114. https://doi.org/10.1186/1471-2180-8-114

15. Стадников А.А., Бухарин О.В. Гипоталамическая нейросекреция и структурно-функциональный гомеостаз прои эукариот. Оренбург; 2012.

16. Стадников А.А. Роль гипоталамических нейропептидов во взаимодействии прои эукариот (структурно-функциональные аспекты). Екатеринбург; 2001.

17. Чернова О.Л. Антилизоцимная активность стафилококков, выделенных при бактерионосительстве: автореф. дисс. … канд. биол. наук. Челябинск; 1989. 17 с.

18. Кириллов Д.А. Лекарственная регуляция персистентных свойств микроорганизмов: автореф. дисс. … канд. мед. наук. Оренбург; 2004. 22 с.

19. Бухарин О.В., Стадников А.А., Перунова Н.Б. Роль окситоцина и микробиоты в регуляции взаимодействий прои эукариот при инфекции. Екатеринбург; 2018.

20. Widmaier U., Shah P.R., Lee G. Interactions between oxytocin, glucagon and streptozotocin induced diabetic rats. Regul. Pept. 1991; 34(3): 235-49. https://doi.org/10.1016/0167-0115(91)90182-g

21. Бухарин О.В., Курлаев П.П., Перунова Н.Б., Скоробогатых Ю.И. Экспериментальное изучение комбинации ципрофлоксацина с окситоцином на образование биоплёнок условно-патогенными бактериями. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2010; (6): 3-7.

22. Костюченко А.Л., Филин В.И. Неотложная панкреатология. СПб.: Деан; 2000.

23. Демидов В.М., Демидов С.М. Перспективы интрабурсального применения даларгина и сандостатина при лапароскопических вмешательствах у больных с панкреонекрозами. Анналы хирургической гепатологии. 2002; 7(1): 200.

24. Наточин Ю.В., Голосова Д.Р., Шахматова Е.И. Новая функциональная роль окситоцина участие в осморегуляции. Доклады Академии наук. 2018; 479(6): 712-5. https://doi.org/10.7868/S0869565218120228

25. Greenberg A.S., Obin M.S. Obesity and the role of adipose tis-sue in inflammation and metabolism. Am. J. Clin. Nutr 2006; 83(2): 461-5. https://doi.org/10.1093/ajcn/83.2.461s

26. Toussirot E., Streit G., Wendling D. The contribution of adipose tissue and adipokines to inflammation in joint diseases. Curr Med. Chem. 2007; 14(10): 1095-100. https://doi.org/10.2174/092986707780362826

27. El Homsi M., Ducroc R., Claustre J. et al. Leptin modulates the expression of secreted and membrane-associated mucins in colonic epithelial cells by targeting PKC, PI3K, and MAPK path-ways. Am J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2007; 293(1): G365-73. https://doi.org/10.1152/ajpgi.00091.2007

28. Jenkins N.L., Turner J.L., Dritz S.S., Durham S.K., Minton J.E. Changes in circulating insulinlike growth factor-I, insulinlike growth factor binding proteins, and leptin in weaned pigs in-fected with Salmonella enterica serovar Typhimurium. Domest. Anim. Endocrinol. 2004; 26(1): 49-60. https://doi.org/10.1016/j.domaniend.2003.09.001

29. Mykoniatis A., Anton M., Wilk M., Wang C.C., Ungsunan L., Bluher S., et al. Leptin mediates Clostridium difficile toxin A-induced enteritis in mice. Gastroenterology. 2003; 124(3): 683-91. https://doi.org/10.1053/gast.2003.50101

30. Chen Y.T., Tsai S.H., Sheu S.Y. et al. Ghrelin improves LPS-induced gastrointestinal motility disturbances: roles of NO and prostaglandin E2. Shock. 2010; (33): 205-212.

31. Waseem T., Duxbury M., Ito H., Tsai L.H. Exogenous ghrelin modulates release of pro-inflammatory and anti-inflammatory cytokines in LPS-stimulated macrophages through distinct sig-naling pathways. Surgery. 2008; 33(2): 205-12. https://doi.org/10.1097/shk.0b013e3181ae841b

32. Lambert G. Stress-induced gastrointestinal barrier dysfunction and its inflammatory effects. J. Anim. Sci. 2009; 87(14 Suppl.): E101-8. https://doi.org/10.2527/jas.2008-1339

33. Zav’yalov V, Chernovskaya T.V., Navolotskaya E.V., Karlyshev A.V., MacIntyre S., Vasiliev A.M., et al. Specific high af-finity binding of human interleukin 1 beta by Caf1A usher pro-tein of Yersinia pestis. FEBS Lett. 1995; 371(1): 65-8. https://doi.org/10.1016/0014-5793(95)00878-d

34. Wu L., Holbrook C., Zaborina O., Ploplys E., Rocha F., Pelham D., et al. Pseudomonas aeruginosa expresses a lethal virulence determinant, the PA-I lectin/adhesin, in the intestinal tract of a stressed host: the role of epithelia cell contact and molecules of the quorum sensing signaling system. Ann. Surg. 2003; 238(5): 754-64. https://doi.org/10.1097/01.sla.0000094551.88143.f8

35. Романова Ю.М., Алексеева Н.В., Степанова Т.В., Разумихин М.В., Томова А.С., Шилов И.А. и др. Влияние фактора некроза опухоли на размножение вегетативных и некультивируемых форм сальмонелл. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2002; (4): 20-5.

36. Kanangat S., Meduri Gu., Tolley E.F., Patterson D.R., Meduri C.U., Pak C., et al. Effects of cytokines and endotoxin on the intracellular growth of bacteria. Infect. Immun. 1999; 67(6): 2834-40. https://doi.org/10.1128/iai.67.6.2834-2840.1999

37. Wilson M., Seymour R., Henderson B. Bacterial perturbation of cytokine networks. Infect. Immun. 1998; 66(6): 2401-9. https://doi.org/10.1128/iai.66.6.2401-2409.1998

38. Potempa J., Pike R.N. Corruption of innate immunity by bacterial proteases. J. Innate. Immun. 2009; 1(2): 70-87. https://doi.org/10.1159/000181144

39. Sheets S.M., Robles-Price A.G., McKenzie R.M., Casiano C.A., Fletcher H.M., et al. Gingipain-dependent interactions with the host are important for survival of Porphyromonas gingivalis. Front. Biosci. 2008; 13: 3215-38. https://doi.org/10.2741/2922

40. Leidal K.G., Munson K.L., Johnson M.C., Denning G.M. Metalloproteases from Pseudomonas aeruginosa degrade hyman RANTES, MCP-1, and ENA-78. J. Interferon. Cytokine. Res. 2003; 23(6): 307-18. https://doi.org/10.1089/107999003766628151

41. Tateda K., Ishii Y, Horikawa M., Matsumoto T., Miyairi S., Pechere J.C., et al. The Pseudomonas aeruginosa autoinducer N-3-oxododecanoyl homoserine lactone accelerates apoptosis in macrophages and neutrophils. Infect. Immun. 2003; 71(10): 5785-93. https://doi.org/10.1128/iai.71.10.5785-5793.2003

42. Telford G., Wheeler D., Williams P., Tomkins P.T., Appleby P., Sewell H., et al. The Pseudomonas aeruginosa quorum-sensing signal molecule N-(3-oxododecanoyl)-L-homoserine lactone has immunomodulatory activity. Infect. Immun. 1998; 66(1): 36-42. https://doi.org/10.1128/iai.66.L36-42.1998

43. Boontham P., Robins A., Chandran P., Pritchard D., Camara M., Williams P., et al. Significant immunomodulatory effects of Pseudomonas aeruginosa quorum-sensing signal molecules: possible link in human sepsis. Clin. Sci. (Lond.) 2008; 115(11): 343-51. https://doi.org/10.1042/cs20080018

44. Stoltz D.A., Ozer E.A., Ng C.J., Yu J.M., Reddy S.T., Lusis A.J., et al. Paraoxonase-2 deficiency enhances Pseudomonas aeruginosa quorum sensing in murine tracheal epithelia. Am. J. Physiol. Lung. Cell. Mol. Physiol. 2007; 292(4): L852-60. https://doi.org/10.1152/ajplung.00370.2006

45. Bar-Rogovsky H., Hugenmatter A., Tawfik D.S. The evolution-ary origins of detoxifying enzymes: the mammalian serum paraoxonases (PONs) relate to bacterial homoserine lactonases. J. Biol. Chem. 2013; 288(33): 23914-27. https://doi.org/10.1074/jbc.m112.427922

46. Бухарин О.В., Перунова Н.Б. Микросимбиоценоз. Екатеринбург; 2014.

47. Евдокименко А.Ю., Досадина Э.Э., Эль Регистан Г.И., Белов А.А. Влияние алкилоксибензолов на ферментативную активность некоторых гидролаз при различных условиях. Успехи в химии и химической технологии. 2016; 30(9): 10-2.

48. Gordon J.I. Honor thy gut symbionts redux. Science. 2012; 336(6086): 1251-3. https://doi.org/10.1126/science.1224686

49. Бухарин О.В. Адаптивные стратегии взаимодействия возбудителя и хозяина при инфекции. Вестник Российской академии наук. 2018; 88(7): 637-43. https://doi.org/10.31857/S086958730000087-3

50. Тарасенко В.С., Фадеев С.Б., Бухарин О.В. Хирургическая инфекция мягких тканей (клинико-микробиологический аспект). Екатеринбург; 2015.

51. Poutahidis T., Kearney S.M., Levkovich T., Qi P., Varian B.J., Lakritz J.R., et al. Microbial symbionts accelerate wound healing via the neuropeptide hormone oxytocin. PLoS One. 2013; 8(10): e78898. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0078898

52. Poutahidis T., Springer A., Levkovich T., Qi P., Varian B.J., Lakritz J.R., et al. Probiotic microbes sustain youthful serum testosterone levels and testicular size in aging mice. PLoS One. 2014; 9(1): e84877. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0084877

53. Poutahidis T., Kleinewietfeld M., Smillie C., Levkovich T., Perrotta A., Bhela S., et al. Microbial reprogramming inhibits Western diet-associated obesity. PLoS One. 2013; 8(7): e68596. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0068596

54. Lopez-Larrea C., eds. Self and Nonself. New York: Springer; 2012.

55. Wenren L.M., Sullivan N.L., Cardarelli L., Septer A.N., Gibbs K.A. Two independent pathways for self-recognition in proteus mirabilis are linked by type VI-dependent export. mBio. 2013; 4(4): e00374-13. https://doi.org/10.1128/mbio.00374-13

56. Shank A.E., Kolter R. New developments in microbial inter-species signaling. Curr Opin. Microbiol. 2009; 12(2): 205-14. https://doi.org/10.1016/j.mib.2009.01.003

Вегетативный гомеостаз и его нарушения у женщин фертильного возраста с изменениями репродуктивного здоровья 

PERINATOLOGIYA I PEDIATRIYA.2015.3(63):38-46; doi 10.15574/PP.2015.63.38 
 

Вегетативный гомеостаз и его нарушения у женщин фертильного возраста с изменениями репродуктивного здоровья 
 

Подольский Вл. В.

ГУ «Институт педиатрии, акушерства и гинекологии НАМН Украины», г. Киев, Украина 
 

Цель — изучить вегетативный гомеостаз и его нарушения у женщин фертильного возраста, которые перенесли артифициальный аборт, страдают от бесплодия и лейомиомы матки. 
 

Пациенты и методы. Нами обследованы 360 женщин с нарушениями вегетативного гомеостаза и изменениями репродуктивного здоровья. Исследование вариабельности сердечного ритма выполнено с помощью кардиоинтервалографа (CARDIO, производства Украина, в 2007 г.). Функциональное тестирование резервов механизмов вегетативной регуляции проведено с помощью активной ортостатической пробы. Анализ результатов кардиоинтервалографии выполнен геометрическим методом (методом вариационной пульсометрии), предложенным Баевским Р.М. 
 

Результаты. Установлено, что: динамика показателей вариабельности сердечного ритма у женщин, которые перенесли аборт, при наличии соматоформной дисфункции вегетативной нервной системы по гипертоническому и кардиальному типам указывает на низкую стойкость к изменениям факторов окружающей среды, в частности к стресорным факторам; комбинация бесплодия с любым из типов соматоформной дисфункции вегетативной нервной системы характеризуется преобладанием центральных механизмов регуляции сердечного ритма и доминированием симпатикотонических влияний, что при изменении внешних или внутренних условий среды играет роль фактора преднагрузки и может быть предпосылкой возникновения других нарушений гомеостаза; сочетание соматоформной дисфункции вегетативной нервной системы по гипотоническому типу и лейомиомы матки является предпосылкой выраженного парасимпатического влияния и преобладания гуморального механизма регуляции сердечного ритма, что в сочетании с дисбалансом гормонов также является фактором риска стойких нарушений нейрогуморальной регуляции. 
 

Выводы. Проведенные исследования позволяют выяснить взаимосвязи между вегетативным гомеостазом и другими регуляторными системами организма женщины фертильного возраста, которые обусловливают развитие изменений репродуктивного здоровья в виде состояний, которые возникают после артифициального аборта, при бесплодии и лейомиоме матки. 
 

Ключевые слова: женщины фертильного возраста, изменения репродуктивного здоровья, артифициальный аборт, бесплодие, лейомиома матки,вегетативный гомеостаз, регуляция вегетативной нервной системы. 

Литература: 

1. Антипкін ЮГ. 2007. Репродуктивне здоров’я жінок як важлива складова покращення демографічної ситуації в Україні. Журнал АМН України. 13;3: 476—485.

2. Вейн АМ. 2003. Вегетативные расстройства: клиника, диагностика, лечение. М, ООО «Медицинское информационное агентство».

3. Гойда НГ. 2005. Аналіз стану здоров’я жінок та дітей в Україні. Мистецтво лікування. 10(26): 12—15.

4. Заболевания вегетативной нервной системы. Рук-во для врачей. Под ред. АМ Вейна. М, Медицина. 1991.

5. Запорожан ВМ, Соболев РВ. 2003. Основні компоненти мультифакторіальної безплідності у жінок. Педіатрія, акушерство та гінекологія. 1: 101—103.

6. Камінський ВВ, Маркін ЛБ та ін. 2008. Збереження репродуктивного здоров’я жінки — основа формування здорової нації. Здоров’я України. 9: 58—59.

7. Ланг ГФ. 1938. Учебник внутренних болезней. І;1. Медгиз.

8. Лекарь ПГ, Мищенко ВА. 1986. Соматоневрологические синдромы. М: 47—54.

9. МКБ-10/ICD10. Международная классификация болезней (10-й пересмотр). Классификация психических и поведенческих расстройств. Клиническое описание и указания по диагностике. Под ред. ЮЛ Нуллера, СЮ Циркина. СПб, Оверлайд. 1994: 297.

10. Новосельцев ВН. 1991. Гомеостаз на различных уровнях организации биосистем. Новосибирск, Наука: 26.

11. Подольський ВВ, Хомінська ЗБ, Гульчій ММ. 2005. Особливості нейроендокринної адаптації жінок фертильного віку з різними рівнями стресу. Зб наук праць Асоціації акушерів-гінекологів України. Київ, Інтермед: 604—607.

12. Подольський ВВ. 2003. Репродуктивне здоров’я жінок — важлива проблема сучасності. Здоровье женщины. 1(13): 100—104.

13. Чазов ЕИ, Исаченков ВА. 1974. Эпифиз: место и роль в системе эндокринной регуляции. М: 228.

 

определение гомеостаза по Медицинскому словарю

гомеостаз

[ho ″ me-o-sta´sis] тенденция биологических систем поддерживать относительно постоянные условия во внутренней среде, непрерывно взаимодействуя и приспосабливаясь к изменениям, возникающим внутри или вне системы. См. Также баланс и равновесие. прил., прил. гомеостат. Некоторые считают, что этот термин вводит в заблуждение, поскольку слово «элемент-стазис» подразумевает статическое или фиксированное и неподвижное состояние, тогда как гомеостаз фактически включает в себя непрерывное движение, адаптацию и изменение в ответ на факторы окружающей среды.

Именно благодаря гомеостатическим механизмам температура тела поддерживается в пределах нормального диапазона, осмотическое давление крови и концентрация ее водородных ионов (pH) поддерживаются в строгих пределах, питательные вещества доставляются в клетки по мере необходимости, а продукты жизнедеятельности удаляются до того, как они появятся. накапливаются и достигают токсичных уровней концентрации. Это всего лишь несколько примеров из тысяч систем гомеостатического контроля в организме. Некоторые из этих систем работают внутри клетки, а другие действуют в совокупности клеток (органов), чтобы контролировать сложные взаимоотношения между различными органами.

Энциклопедия и словарь Миллера-Кина по медицине, сестринскому делу и смежным вопросам здравоохранения, седьмое издание. © 2003 Saunders, принадлежность Elsevier, Inc. Все права защищены.

ho · me · o · sta · sis

(hō’mē-ō-stā’sis, -os’tă-sis), Хотя основное ударение правильно приходится на третий слог в этом слове, произношение homeosta ‘ sis чаще встречается в США. Не путайте это слово с гемостазом.

1. Состояние равновесия (баланс между противоположными давлениями) в организме в отношении различных функций и химического состава жидкостей и тканей.

2. Процессы, посредством которых поддерживается такое телесное равновесие.

[гомео- + G. стаз, стоя]

Фарлекс Партнерский медицинский словарь © Farlex 2012

гомеостаз

(hō′mē-ō-stā′sĭs) n.

Состояние равновесия в организме или клетке, поддерживаемое саморегулирующимися процессами: почки поддерживают гомеостаз в организме, регулируя количество выделяемой соли и воды.

---

домашний · o · статический (-stătĭk) прил.

Медицинский словарь American Heritage® Авторские права © 2007, 2004, компания Houghton Mifflin. Опубликовано компанией Houghton Mifflin. Все права защищены.

гомеостаз

Физиология Динамическое постоянство внутренней среды; саморегулирующиеся биологические процессы, поддерживающие равновесие организма; способность поддерживать постоянное состояние в различных стрессовых условиях

Краткий словарь современной медицины McGraw-Hill. © 2002 г., компания McGraw-Hill Companies, Inc.

ho · me · o · sta · sis

(hō’mē-ō-stā’sis)

1. Состояние равновесия (баланс между противодействующими давлениями) в организме по отношению к различным функциям и химическим веществам. состав жидкостей и тканей.

2. Процессы, посредством которых поддерживается такое телесное равновесие.

[Г. homoios , аналогичный, + stasis , стоячий, фр. istēmi , стоять]

Медицинский словарь для профессий здравоохранения и медсестер © Farlex 2012

гомеостаз

Принцип саморегулирующейся информационной обратной связи, с помощью которой поддерживаются постоянные условия в биологической системе, такой как человеческое тело.Гомеостаз необходим для жизни и применим к тысячам параметров тела. Некоторые из наиболее очевидных примеров — регулирование температуры, контроль кислотности крови, контроль артериального давления, частота сердечных сокращений, уровень сахара в крови и секреция гормонов.

Медицинский словарь Коллинза © Роберт М. Янгсон 2004, 2005

гомеостаз

поддержание организмом постоянной внутренней среды; Примером может служить регулирование уровня сахара в крови инсулином. Процесс включает саморегулирующиеся механизмы, в которых поддержание определенного уровня инициируется регулируемым веществом.См. Также МЕХАНИЗМ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ.

Биологический словарь Коллинза, 3-е изд. © У. Г. Хейл, В. А. Сондерс, Дж. П. Маргам 2005

Гомеостаз

Тенденция семейной системы поддерживать внутреннюю стабильность и сопротивляться изменениям.

Медицинская энциклопедия Гейла. Copyright 2008 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

ho · me · o · sta · sis

(hō’mē-ō-stā’sis)

1. Состояние равновесия в организме в отношении различных функций и химического состава жидкостей и тканей.

2. Процессы, посредством которых поддерживается телесное равновесие.

[Г. homoios , аналогичный, + stasis , стоячий, фр. istēmi , стоять]

Медицинский словарь для стоматологов © Farlex 2012

1.3: Гомеостаз — Медицина LibreTexts

Терморегуляция

Животных можно разделить на две группы: животные, которые поддерживают постоянную температуру тела при различных температурах окружающей среды, и животные, температура тела которых совпадает с температурой окружающей среды и, следовательно, изменяется в зависимости от температуры окружающей среды.Животных, у которых нет внутреннего контроля температуры тела, называют эктотермами. Температура тела этих организмов обычно аналогична температуре окружающей среды, хотя отдельные организмы могут делать вещи, которые поддерживают температуру своего тела немного ниже или выше температуры окружающей среды. Это может быть закапывание под землей в жаркий день или отдых на солнце в холодный день. Эктотермов называют хладнокровными — термин, который может не относиться к животным в пустыне с очень высокой температурой тела.

Животное, которое поддерживает постоянную температуру тела при изменении окружающей среды, называется эндотермом. Эти животные способны поддерживать уровень активности, недоступный для экзотермических животных, потому что они генерируют внутреннее тепло, которое поддерживает оптимальную работу их клеточных процессов даже при холодной окружающей среде.

Посмотрите это видео Discovery Channel о терморегуляции, чтобы увидеть иллюстрации процесса у различных животных

Животные сохраняют или рассеивают тепло различными способами.У эндотермических животных есть какая-то изоляция. У них есть мех, жир или перья. Животные с густым мехом или перьями создают изолирующий слой воздуха между кожей и внутренними органами. Белые медведи и тюлени живут и плавают при низких температурах, но при этом поддерживают постоянную теплую температуру тела. Например, песец использует свой пушистый хвост как дополнительную изоляцию, когда сворачивается клубочком, чтобы спать в холодную погоду. Млекопитающие могут увеличивать выработку тепла телом из-за дрожи, что является непроизвольным увеличением мышечной активности.Кроме того, мышцы arrector pili могут сокращаться, заставляя отдельные волоски встать дыбом, когда человеку холодно. Это увеличивает изолирующий эффект волос. Люди сохраняют эту реакцию, которая не оказывает ожидаемого воздействия на наши относительно безволосые тела; вместо этого он вызывает «мурашки по коже». Млекопитающие также используют слои жира в качестве изоляции. Потеря значительного количества жира снижает способность человека сохранять тепло.

Ectotherms и endotherms используют свои кровеносные системы для поддержания температуры тела.Расширение сосудов, открытие артерий к коже за счет расслабления их гладких мышц, переносит больше крови и тепла на поверхность тела, облегчая радиационную и испарительную потерю тепла, охлаждая тело. Сужение сосудов, сужение кровеносных сосудов к коже за счет сокращения их гладких мышц, уменьшает кровоток в периферических кровеносных сосудах, заставляя кровь двигаться к сердцевине и жизненно важным органам, сохраняя тепло. У некоторых животных есть приспособления к своей кровеносной системе, которые позволяют им передавать тепло от артерий венам, которые протекают рядом друг с другом, нагревая кровь, возвращающуюся к сердцу.Это называется противоточным теплообменом; он не дает холодной венозной крови охлаждать сердце и другие внутренние органы. Противоточная адаптация встречается у дельфинов, акул, костистых рыб, пчел и колибри.

Некоторые экзотермические животные используют изменения в своем поведении, чтобы регулировать температуру тела. Они просто ищут более прохладные места в самое жаркое время дня в пустыне, чтобы не стало слишком жарко. Те же животные могут забираться на скалы вечером, чтобы поймать тепло холодной пустынной ночью, прежде чем войти в свои норы.

Терморегуляция координируется нервной системой (рис. 1.2). Процессы контроля температуры сосредоточены в гипоталамусе развитого мозга животного. Гипоталамус поддерживает заданную температуру тела за счет рефлексов, которые вызывают расширение или сужение сосудов, а также дрожь или потоотделение. Симпатическая нервная система, находящаяся под контролем гипоталамуса, управляет реакциями, которые влияют на изменения в потере или повышении температуры, которые возвращают тело к заданному значению.В некоторых случаях уставка может быть изменена. Во время инфекции вырабатываются соединения, называемые пирогенами, которые циркулируют в гипоталамусе, сбрасывая термостат на более высокое значение. Это позволяет температуре тела повышаться до новой точки гомеостатического равновесия при том, что обычно называют лихорадкой. Повышение температуры тела делает его менее оптимальным для роста бактерий и увеличивает активность клеток, чтобы они могли лучше бороться с инфекцией.

Рис. 1.2 Организм способен регулировать температуру в ответ на сигналы нервной системы.

Гомеостаз — обзор | Темы ScienceDirect

3 Гомеостаз

Гомеостаз относится к общему принципу, который гарантирует стабильность естественных и искусственных систем, где стабильность понимается в ее более классическом смысле устойчивости к внешним возмущениям. Гомеостаз — фундаментальное понятие в нейропсихологии, психофизиологии и нейробиологии (тезис Кэннона). В поведенческих науках, однако, признается концепция гомеостаза, но она редко играет заметную роль в реальном анализе.Заслуживающим внимания исключением является монография МакФарланда (1971). Тем не менее, математико-статистическая теория гомеостаза, в частности теория оптимального управления системами с обратной связью (например, Goodwin and Sin 1984), показывает, что гомеостаз оказывает важное влияние на поведение системы и, следовательно, должен приниматься во внимание при статистическом моделировании и анализе систем. Моленаар (1987) применяет теорию оптимального управления к оптимизации психотерапевтического процесса.

Кратко проиллюстрированы некоторые эффекты гомеостаза при моделировании прикладных систем.Гомеостаз будет определяться как контроль с отрицательной обратной связью (McFarland, 1971). С помощью простого компьютерного моделирования показано, что наличие гомеостаза оказывает глубокое влияние на измеряемые взаимосвязи между поведением связанных систем. Хотя системы сильно связаны, очевидная взаимосвязь между их поведением приближается к нулю как прямая функция силы гомеостаза. Это имеет важное значение для прикладного анализа поведенческих систем. Рассмотрим, например, давнюю исследовательскую традицию изучения биологической основы (физиологической системы) личности (системы поведения).Предполагается, что обе системы связаны, но обе также следует рассматривать как гомеостатические. Таким образом, можно ожидать, что гомеостатическая природа связанных физиологических и поведенческих систем, изучаемых в рамках этой исследовательской традиции, приведет к предвзятым показателям их связи (то есть межкорреляции, близкой к нулю), тогда как фактическая сила этой связи может быть значительной.

Иллюстративное имитационное исследование основано на простом примере линейной модели пространства состояний в уравнении.(2). Рассматривается только один набор из двух связанных систем, поэтому индекс и можно опустить в определяющих уравнениях. Для дальнейшего упрощения предполагается, что состояние s ( t ) наблюдается напрямую, поэтому матрица H считается единичной матрицей, а шум измерения v ( t ) отсутствует. . Обозначив процесс одномерного состояния системы 1 (например, поведенческой системы) как s ₁ ( t ) и процесс одномерного состояния системы 2 (например,g., физиологическая система) на с ₂ ( t ), это дает:

(3a) s1t + 1 = f11s1t + f12s2t + w1t + 1s2t + 1 = f21s1t + f22s2t + w2t + 1

В уравнении. (3a) f ₁₂ s ₂ ( t ) обозначает влияние физиологической системы на процесс поведенческого состояния s ₁ ( t +1), где f ₁₂ — прочность этой муфты; f ₂₁ s ₁ ( t ) обозначает обратное влияние поведенческой системы на процесс физиологического состояния s ₂ ( t +1).

Система Ур. (3а) не включает гомеостаз. Напротив, следующий аналог уравнения ( (3a) включает гомеостаз:

(3b) s1t + 1 = f11s1t + f12s2t + c1s1t + w1t + 1s2t + 1 = f21s1t + f22s2t + c2s2t + w2t + 1

В уравнении. (3b) c ₁ [ s ₁ ( t )] и c ₂ [ s ₂ ( t )] обозначают оптимальные функции обратной связи, которые зависят от количество дополнительных параметров, которые не отображаются явно.Моленаар (1987, и ссылки в нем) представляет полное описание вычисления этих оптимальных функций обратной связи.

Чтобы оценить влияние гомеостаза на явную корреляцию между s ₁ ( t ) и s ₂ ( t ), временные ряды генерируются в соответствии с уравнениями. (3а) и (3б). Это требует, чтобы числовые значения были присвоены системным параметрам в обоих уравнениях. (3а) и (3б). Например: f ₁₁ = 0.6, f ₁₂ = 0,4, f ₂₁ = 0,4 и f ₂₂ = 0,7. Кроме того, c ₁ [ s ₁ ( t )] принимается равным нулю (только физиологическая система 2 в (3b) включает гомеостаз). Затем обнаруживается, что очевидная мгновенная взаимная корреляция между с ₁ ( t ) и с ₂ ( t ), как определено для реализации T = 100 временных точек, равна 0 .85 для уравнения. (3a) и 0,15 для уравнения. (3б). Это ясно показывает, что взаимная корреляция для уравнения. (3b), то есть когда гомеостаз присутствует в физиологической системе 2, существенно смещен в сторону нуля и не отражает силу связи между двумя системами без наличия гомеостаза.

Тот же результат (существенная недооценка фактической силы связи посредством явной взаимной корреляции между связанными системами в случае наличия гомеостаза) обнаруживается при всех других возможных сценариях (отрицательная связь между системами без гомеостаза, гомеостаз присутствует в обеих системах и т. Д.)). Этот общий результат также может быть доказан с помощью математико-статистических методов. Сделан вывод, что гомеостаз оказывает существенное смещающее влияние на очевидные меры системного взаимодействия, даже в простых линейных системах, таких как рассмотренные выше.

[Гомеостаз] Инновация для идеального лечения, основанная на понимании механизмов поддержания, изменения и нарушения гомеостаза среди взаимодействующих систем органов (передано в AMED)

С 1 апреля 2015 г. содействие и поддержка исследований в этой области, включая все проекты, находящиеся в стадии реализации, были переданы Японскому агентству медицинских исследований и разработок (AMED).

Стратегическая цель

Комплексное уточнение механизмов поддержания и изменения динамического гомеостаза в организме и создание технологии для понимания и регулирования сложного динамического гомеостаза для достижения профилактической медицины, соответствующей диагностики и лечения

Научный руководитель

Риозо Нагаи, доктор медицины, доктор философии (Президент Медицинского университета Дзичи)

Наброски

Целью данной области исследований является понимание процесса от рождения до смерти, который имеет место в человеке, с точки зрения динамического гомеостатического механизма и выяснение механизмов того, как человек адаптируется и изменяется в ответ на внутренние и внешние воздействия. внешние напряжения в пространственно-временном и поперечном разрезе.Динамический гомеостатический механизм управляется сетью высокого порядка, состоящей из нервной, иммунной, эндокринной, кровеносной и других систем. Кроме того, мы стремимся понимать различные заболевания, в том числе болезни образа жизни, как отклонения от «гомеодинамического» состояния или нарушение его, что составляет основу для разработки профилактических технологий, которые прогнозируют и контролируют такое отклонение.

В частности, в последние годы такие технологии, как создание генетически модифицированных животных, специфичных для клеток, и технологии разделения клеток, достигли большого прогресса и вызвали серьезные изменения в науке о жизни и медицине.Ожидается, что мы получим лучшее понимание механизмов гомеостаза и адаптации к различным стрессовым факторам, которые функционируют посредством взаимодействия между различными клетками, системами и органами. Кроме того, необходимы достижения в области наук о жизни и клинической медицины, которые контролируют эти механизмы. В частности:

1. Будет выяснено, как сложные функциональные сети ведут себя взаимозависимо, чтобы поддерживать гомеостаз в ответ на внешние и внутренние стрессы. Эти сети коррелируют между множеством органов, например, между клетками паренхимы и интерстициальными клетками, между органами, а также между такими системами, как нервная, иммунная, эндокринная, кровеносная и другие.В частности, необходимо идентифицировать гуморальные факторы, нейротрансмиссию, иммуноциты и интерстициальные клетки, которые участвуют в поддержании и нарушении функции гомеостаза. Эти результаты необходимы для разработки технологий, которые можно использовать для контроля гомеостаза.

2. Ожидается, что исследователи выяснят фазы последовательных и динамических изменений, которые происходят в гомеостатическом механизме человека на жизненных этапах, включая рождение, рост, развитие и старение. Необходимо разработать технологии, позволяющие раннее обнаруживать незаметные симптомы этих фаз, а также контролировать их.

3. Эта область исследований включает исследования, направленные на выяснение механизмов возникновения и прогрессирования дисфункции органов, вызванных внутренними и внешними факторами, механизмов биологической защиты от стрессов и травм, а также механизмов заживления. Кроме того, мы стремимся разработать технологии, которые помогут в диагностике и лечении пациентов-людей. Мы будем максимально широко применять результаты фундаментальных исследований для обследования в клинических случаях и изучать возможности оказания медицинской помощи, когда несколько медицинских отделений сотрудничают на основе новых концепций патологии.

4. Мы стремимся к созданию высоконадежных методов управления этими сетями, основанных на многостороннем понимании динамических взаимодействий между этими сложными сетями. Для достижения этой цели мы будем работать над продвижением технологий моделирования и исследований в области теоретических вычислений, которые сделают эти технологии возможными.

Посредством этого исследования мы выясним ранее неизвестные молекулярные, клеточные и сетевые механизмы и разработаем новые медицинские технологии, основанные на этом понимании.

Советники по направлениям исследований

• Ацуши Ирики, D.D.S., Ph.D., D.M.Sc.
  Старший руководитель группы, Институт исследований мозга RIKEN
• Эцуо Осима, доктор философии
  Представитель, директор, президент и генеральный директор, Daiichi Fine Chemical Co., Ltd.
• Кендзи Кангава, доктор философии
  Генеральный директор, Национальный научно-исследовательский институт церебрального и сердечно-сосудистого центра
• Итару Кодзима, доктор медицины
  Профессор, Институт молекулярной и клеточной регуляции, Университет Гумма,
• Шигео Коясу, Д.Sc.
  Директор Центра интегративных медицинских наук RIKEN
• Шимон Сакагути, доктор медицины, доктор философии
  Профессор, Пограничный исследовательский центр иммунологии, Университет Осаки
• Цунэаки Саката, доктор философии
  Старший научный сотрудник, Shionogi & Co., Ltd.
• Кэндзи Сунагава, доктор медицины, доктор философии
  Профессор, Высшая школа медицинских наук, Университет Кюсю
• Кадзува Накао, доктор медицины, доктор философии
  Профессор (специальное назначение) Высшей школы медицины Киотского университета
• Мики Нагасе, М.Н., К.э.н.
  Доцент, Высшая школа медицины, Университет Джунтендо
• Йо-ичи Набешима, доктор медицины, доктор философии
  Президент, Институт биомедицинских исследований и инноваций, Фонд биомедицинских исследований и инноваций
• Ацуши Мотидзуки, доктор философии
  Главный научный сотрудник лаборатории теоретической биологии, RIKEN

Год основания: 2012

Целостное исследование систем межорганной коммуникации, ответственных за метаболический гомеостаз и нарушения

Директор по исследованиям:
Хидеки Катагири, М.Н., К.э.н. (Профессор Университета Тохоку)

Выяснение патофизиологии гомеостатических расстройств, связанных со старением, и борьба с ними

Директор по исследованиям:
Эйдзи Хара, Ph.D. (Начальник отдела Японского фонда исследований рака)

Открытие методов лечения трудноизлечимых заболеваний посредством идентификации и характеристики кишечной микробиоты

Директор по исследованиям:
Кения Хонда, MD, Ph.D. (Руководитель группы Центра интегративных медицинских наук RIKEN; профессор Университета Кейо)

Механизмы поддержания гомеостаза за счет кворумного контроля ткани всего тела

Директор по исследованиям:
Масаюки Миура, Ph.D. (профессор Токийского университета)

Исследование аутофагии для разработки терапии расстройств, вызванных гиперпитанием

Директор по исследованиям:
Тамоцу Ёсимори, доктор философии. (Профессор Осакского университета)

Год основания: 2013

Задача выявить динамические свойства циркадного гомеостаза сна и бодрствования

Директор по исследованиям:
Хироки Уэда, доктор медицины, доктор философии (Профессор Токийского университета)

Выяснение и борьба с патологией заболеваний образа жизни, вызванных изменением поддержания гомеостаза на основе восстановления тканей

Директор по исследованиям:
Yuichi Oike, M.Н., К.э.н. (Профессор Университета Кумамото)

Гомеостатическая регуляция костями через межорганную метаболическую сеть

Директор по исследованиям:
Шу Такеда, доктор медицины, доктор философии (Профессор Токийского медицинского и стоматологического университета)

Идентификация новой системы очистки организмов и ее терапевтическое применение

Директор по исследованиям:
Тору Миядзаки, доктор медицинских наук, (Профессор Токийского университета)

Понимание гомеостатических механизмов, поддерживаемых кардио-остео-почечной сетью и взаимосвязанных кровеносных сосудов

Директор по исследованиям:
Наоки Мочизуки, М.Н., К.э.н. (Заведующий отделением Национального центра церебральной и сердечно-сосудистой систем)

Год основания: 2014

Регуляторный механизм, лежащий в основе тканевого фиброза, вызванного локальным межклеточным взаимодействием и системной системой органов и ее медицинскими приложениями

Директор по исследованиям:
Ёсихиро Огава, доктор медицины, доктор философии (Профессор Токийского медицинского и стоматологического университета)

Фосфатостаз и фосфатопатия: патофизиология межорганной сети, поддерживающей фосфатный гомеостаз

Директор по исследованиям:
Макото Куро-о, М.Н., К.э.н. (Профессор, Медицинский университет Дзичи)

Гомеостатическая регуляция и нарушение регуляции нервных стволовых клеток при физиологических и патологических проблемах

Директор по исследованиям:
Юкико Гото, Ph.D. (Профессор Токийского университета)

Новый подход к открытию лекарств посредством модификации активности рецепторов

Директор по исследованиям:
Такаюки Синдо, доктор медицины, доктор философии (Профессор, Университет Шиншу)

Понимание вегетативной нервной системы, лежащей в основе оси кишечник-мозг: с целью изучения гомеостатических механизмов более высокого порядка

Директор по исследованиям:
Йошико Такахаши, Ph.Д. (профессор, Киотский университет)

Исследование энергетического метаболизма и иммунной системы на основе ассоциации с вегетативным нервом и пептидами

Директор по исследованиям:
Масамицу Накадзато, доктор медицины, доктор философии (Профессор Университета Миядзаки)

Системы передачи сигналов, отвечающие за тканевый, органический и трансгенерационный гомеостаз

Директор по исследованиям:
Эйсуке Нисида, доктор философии. (Профессор, Киотский университет)

Гомеостаз как пропорционально-интегральная система управления

Простая модель управления

Управление с обратной связью — это стратегия минимизации отклонения переменной процесса, в нашем случае уровня глюкозы, от заданного значения.Простая стратегия, называемая пропорционально-интегральным (ПИ) регулированием, основана на реакции, пропорциональной этому отклонению, и на интеграле за ее историю. Применение ПИ-регулирования восходит как минимум к 1922 году, когда Н. Минорский предложил использовать его для автоматического управления кораблями. С тех пор он использовался для управления такими разнообразными процессами, как пастеризация молока при постоянной температуре и балансировка летающих дронов ^8,9 . Мы предполагаем, что ПИ-регулятор может эффективно описывать систему гомеостатического контроля, возникающую в результате различных физиологических путей, независимо от деталей любого из этих путей.Наши предположения следующие:

• Существует мгновенная реакция, пропорциональная отклонению уровня глюкозы от заданного значения, например, через выброс инсулина или глюкагона в кровоток.

• В системе есть память из-за конечного времени, которое требуется организму, чтобы вывести или метаболизировать задействованные гормоны. Разумно предположить, что скорость, с которой это происходит, пропорциональна концентрации гормона, так что память экспоненциально исчезает со временем.

ПИ-регулятор связан с элементарной моделью кинетики глюкозы в крови. Он включает только эффекты базовой скорости метаболизма, приема пищи и контрольной обратной связи. Член обратной связи принимает форму кинетики массового действия . То есть, это соответствует скорости гипотетической химической реакции между двумя веществами с концентрациями и , контрольной скоростью и ( e + e _sp ), общей концентрацией глюкозы в хорошо перемешанном реакционный сосуд в предположении, что реакция происходит с постоянной вероятностью каждый раз, когда сталкиваются разные молекулы. {\ prime}, $$

(1)

$$ \ frac {{\ text {d}} e} {{\ text {d}} t} = — {A} _ {3} + F (t) -u \ (e + {e} _ { {\ rm {sp}}}), $$

(2)

$$ w (\ tau, \ lambda) = \ left \ {{\ begin {array} {* {20} {l}} 0 & {{\ rm {if}} \, \, \ tau \, < \, 0} \\ {\ lambda \, {\ rm {exp}} (- \ lambda \ tau)} и {{\ rm {if}} \, \, \ tau \,> \, 0} \ end {массив}} \ право.$

(3)

Здесь F ( t ) моделирует выброс глюкозы в кровоток, а w моделирует чувствительность контрольной переменной к прошлым концентрациям глюкозы. Мы измеряем e и e _sp в единицах ммоль / л, в то время как u имеет единицы измерения 1 / Δ, где Δ = 15 минут — интервал измерений, выполняемых системой мониторинга, описанной в разделе «Аппаратура». . Мы присвоили постоянное значение \ ({A} _ {3} = 0.005 \ {\ rm {ммоль}} / (\ Delta \ times {\ rm {litre}) \), что соответствует базовой скорости метаболизма около 1300–1950 ккал / 24 часа и объему крови около 4,5– 6.4 L. Параметры модели приведены в таблице 1.

Таблица 1 Параметры модели гомеостаза глюкозы с их определением, типичным диапазоном для испытуемых, средним значением и стандартным отклонением для субъектов после процедуры подбора, описанной в результатах.

Наша модель имеет некоторые общие свойства с моделью Steil et al. ¹¹ , которые рассмотрели пропорционально-интегрально-производный (PID) контроль в качестве модели секреции инсулина β-клетками. Как и в нашем случае, контроллер связан с простой моделью динамики глюкозы, основанной на кинетике массового воздействия. Однако связь не является прямой, а осуществляется через дифференциальное уравнение первого порядка для концентрации инсулина в крови, которое, в свою очередь, управляет другим уравнением первого порядка для скорости клиренса глюкозы. В отличие от нашей модели, их контрольная переменная имеет четкую интерпретацию как скорость секреции инсулина.В качестве недостатка их модель имеет на две переменные больше и на две шкалы времени больше, чем у нас. В относительно небольшом исследовании ( n = 7) они оценили параметры модели на основе данных, полученных во время эксперимента с гипергликемическим зажимом. Валидация подхода на основе PID в более реалистичных обстоятельствах выходила за рамки их работы, и это была тема нашего текущего исследования.

Воспроизведение данных измерений с помощью модели

Для каждого испытуемого выбираются значения параметров уравнений модели PI (1–3), чтобы минимизировать разницу между выходными данными модели и данными измерения глюкозы.Мы не подошли к измеренным необработанным данным, так как они могут изменяться из-за шума. Вместо этого мы выбрали несколько пиков глюкозы и использовали их среднее значение в качестве репрезентативного пика для субъекта. Усреднение по слишком малому количеству сегментов данных дает репрезентативный пик со слишком большим шумом, в то время как усреднение по слишком большому количеству сегментов данных запутывает структуру данных. Мы обнаружили, что от трех до пяти пиков образца было достаточно. При выборе сегментов данных визуальным осмотром мы не обнаружили явной зависимости от времени суток, в которое было инициировано изменение уровня глюкозы.Хотя известно, что чувствительность к инсулину имеет циркадный ритм, это, по-видимому, не повлияло на наше функциональное описание гомеостаза глюкозы в рассматриваемых здесь временных масштабах. На рисунке 1 показаны необработанные данные для одного испытуемого. Три пика глюкозы, обозначенные затенением, были выбраны для формирования характерного пика \ (\ bar {e} \), показанного справа на рис. 1; заданный уровень глюкозы, e _sp , соответствует минимуму над характерным пиком и обозначен пунктирной линией.

Рис. 1: Построение репрезентативного пика для одного испытуемого.

a Необработанные данные за три дня. Заштрихованные временные сегменты были усреднены, чтобы найти характерный пик. Пунктирная линия соответствует заданному уровню глюкозы e _sp . b Три выбранных пика (серый) и характерный пик (черный). Заданное значение берется как минимум по характерному пику. Две точки данных в заданной точке добавляются к характерному пику в конце.{2}}, $$

(5)

, где n _пик — количество точек в репрезентативном пике, расстояние между которыми Δ = 15 (минут). Подгонка методом наименьших квадратов вычисляется с помощью алгоритма наискорейшего спуска, детали которого объясняются в дополнительных методах.

Основные результаты

Мы вычислили наилучшее соответствие для каждого из 41 субъекта, достигнув остаточного несоответствия E <0,06 для всех; для 90% испытуемых несоответствие было меньше 0.02. Диаграмма разброса результатов представлена ​​на рис. 2. По осям безразмерные параметры σ _e A ₁ / u _m и σ _e A ₂ / u _m , где σ _e — стандартное отклонение всех измерений глюкозы для данного объекта, а u _m — максимальное значение, достигаемое контрольной переменной при оптимальной подгонке. .Средние значения A ₁ и A ₂ составили 0,19 и 0,34 соответственно, а их стандартные отклонения составили 0,18 и 0,24 соответственно. Данные для большинства участников находились в пределах одного стандартного отклонения от среднего для A ₁ (68%) и A ₂ (76%). Было два заметных выброса, особенно для A ₂ , в верхнем левом углу рис. 2 с параметрами, превышающими 2,5 стандартных отклонения от среднего; выбросов для A ₁ не обнаружено.Включены три вставки, чтобы проиллюстрировать качественное различие между подобранными кривыми. На вкладке a показаны данные, близкие к среднему значению для обоих параметров. Ширина выходного пика модели e ( t ) составляла около 50 минут, а контрольная переменная имеет плавный пик с задержкой примерно на 15 (минут) и спадает обратно до нуля примерно через 1 час после пика глюкозы. Если мы возьмем контрольную переменную и в качестве заместителя для концентрации инсулина, эти числа хорошо согласуются с данными для здоровых субъектов, проходящих тест на толерантность к глюкозе, представленным Caumo et al. ¹² .

Рис. 2: Диаграмма рассеяния оптимальных параметров модели для всех испытуемых.

Показаны A ₁ и A ₂ , без измерения стандартным отклонением временного ряда уровня глюкозы каждого субъекта, σ _e и соответствующий максимум контрольной переменной. , u _м . Три иллюстративных результата процедуры подгонки показаны на вкладках. В них черные линии соответствуют характерным пикам, а красные линии — выходным данным e ( t ) контрольной модели (1–3).Нормализованная входная функция F ( t ) / λ и нормализованная управляющая переменная σ _e u ( t ) / λ показаны зеленым и синий соответственно.

Вкладыш b показывает более быстрый отклик примерно на тот же ввод. В то время как амплитуда входной функции близка к амплитуде на вкладке a, пиковый уровень глюкозы почти в два раза ниже. Ширина этого пика составляет всего около 30 минут, а контрольная переменная принимает значение покоя в пределах 30 минут от значения пика глюкозы.

С другой стороны, вкладка c показывает относительно медленную реакцию. Измеренные данные показывают плато на уровне более чем на 2 ммоль / л, превышающем заданный уровень глюкозы. В то время как модель точно фиксирует быстрый рост в течение первых 30 минут, измеренные и смоделированные данные несколько расходятся на этом плато. Контрольная переменная достигает уровня, который примерно в четыре раза выше, чем на вкладках a и b, и остается высоким после того, как измеренные и смоделированные концентрации глюкозы вернутся к заданному значению.

Эти качественные различия можно понять по структуре модели. Если A ₁ , A ₂ > 0 и A ₁ > A ₂ , контроллер (1) в основном определяется мгновенным, пропорциональным ответом. Для быстро меняющегося уровня глюкозы это может привести к колебаниям контрольной обратной связи, которые не могут поддерживаться никаким физиологическим механизмом, но для пика, генерируемого регулярным приемом пищи, это приводит к быстрому сбросу.На другой стороне диаграммы, если A ₁ <0 и A ₂ > 0, интегральный и пропорциональный члены модели управления имеют противоположный эффект. Для нашей модели это единственный способ обеспечить устойчивый избыточный уровень глюкозы. На первом этапе, когда характерный пик быстро растет, пропорциональный член является доминирующим и дает положительную обратную связь. Это быстро увеличивает уровень глюкозы в модели. На втором этапе интегральный член увеличивается до тех пор, пока он не уравновесит пропорциональный член.В течение периода порядка 1/ λ уровень глюкозы остается повышенным. Наконец, интегральный член становится доминирующим и возвращает систему обратно к целевому уровню.

Наблюдалась сильная отрицательная корреляция между двумя параметрами модели ( A ₁ и A ₂ ) на рисунке 2 (корреляция Пирсона, r = -0,81, p <0,001). Имея в виду это наблюдение, мы разработали единый индикатор, R = σ _e ( A ₂ — A ₁ ) / u _m , который указывает отзывчивость систем гликемического контроля.Значение R для всех испытуемых показано на рис. 3, причем значения отображаются в виде точек на горизонтальной оси, а распределение отображается в виде гистограммы. Хотя для установления формы этого распределения требуется больше данных, оно, по-видимому, имеет четкое модальное значение около R = 0 и положительный перекос в сторону более высоких значений. Мы предполагаем, что этот индикатор можно использовать в качестве действенного диагностического инструмента, извлекаемого из квазинепрерывных измерений глюкозы в режиме реального времени.Однако в будущих исследованиях необходимо будет изучить этот вопрос более подробно.

Рис.3: Распределение показателя R = σ _e ( A ₂ — A ₁ ) / u _m по испытуемым.

Количество субъектов в ячейке указано на вертикальной оси, а отдельные данные указаны точками на горизонтальной оси. Пунктирные линии, обозначенные a, b и c, соответствуют вставкам на рис.2.

Мы также проанализировали корреляции переменных A ₁ и A ₂ со всеми демографическими факторами и не обнаружили значимых ассоциаций с возрастом, полом или ИМТ у разных людей (все p > 0,28 ). Таким образом, мы можем сделать вывод, что на нашу модель не сильно влияют другие переменные внутри участников.

Физиология, гомеостаз Артикул

Введение

Гомеостаз — это термин, который впервые был введен физиологом Уолтером Кэнноном в 1926 году, чтобы прояснить «внутреннюю среду», о которой физиолог Клод Бернар говорил в 1865 году.[1] «Homeo», латинизированное от греческого слова «homio», означает «подобный», а в сочетании с греческим словом «stasis», означающим «стоять на месте», дает нам термин, который является краеугольным камнем физиологии. Карл Рихтер предположил, что поведенческие реакции также ответственны за поддержание гомеостаза в дополнение к ранее предложенной системе внутреннего контроля, в то время как Джеймс Харди дал нам концепцию уставки или желаемого физиологического диапазона значений, достигаемого гомеостазом [2].

Многие функции организма, начиная с клеточного уровня, действуют так, чтобы не отклоняться от узкого диапазона внутреннего баланса, состояния, известного как динамическое равновесие, несмотря на изменения во внешней среде.Эти изменения во внешней среде изменяют состав внеклеточной жидкости, окружающей отдельные клетки тела, но необходимо поддерживать узкий диапазон, чтобы предотвратить гибель клеток, тканей и органов.

Сотовая связь

На клеточном уровне гомеостаз наблюдается в протекающих биохимических реакциях. Регулирование pH, температуры, концентрации кислорода, ионов и концентрации глюкозы в крови необходимо для оптимального функционирования ферментов в среде клетки, а образование продуктов жизнедеятельности необходимо контролировать, чтобы не нарушать внутреннюю среду клеток. также.Клетка будет оставаться живой до тех пор, пока внутренняя среда благоприятна и может быть функционирующей частью ткани, к которой она принадлежит. [3]

Клетки реагируют на изменения объема, активируя метаболический транспорт молекул, необходимый для возврата к нормальному объему. [4] В обоих случаях, при гиперосмолярных или гипоосмолярных внешних клеточных состояниях, перенос молекул должен приводить к регулированию объема, чтобы не нарушать максимальную функцию содержимого клетки. Все ткани тела составляют органы, состоящие из систем органов, которые не работают независимо и должны работать вместе для достижения гомеостаза.Каждая клетка извлекает выгоду из гомеостатического контроля, а также способствует его поддержанию, обеспечивая непрерывную автоматизацию организма.

Развитие

Гомеостаз был бы невозможен без заданных значений, обратной связи и регулирования. Человеческое тело состоит из тысяч систем управления, которые обнаруживают изменения, вызванные нарушителями, и задействуют эффекторы, чтобы опосредовать это изменение. Уставка имеет неоценимое значение при разработке системы гомеостатического контроля и представляет собой значение, на которое система рассчитывает выходной сигнал.[5] Гомеостатическая регуляция включает как местный контроль (паракринные или аутокринные реакции), так и рефлекторный контроль (вовлекающий нервную и эндокринную системы).

Хотя гомеостаз является центральным для понимания внутренней регуляции, аллостаза или поддержания стабильности посредством изменений, он заслуживает упоминания, так как для организмов также необходимо адаптироваться к окружающей среде. [6] Аллостазис рассматривает обычные ежедневные изменения, существующие во внутренней системе. Таким образом, разница между гомеостазом и аллостазом состоит в том, что, хотя цель гомеостаза состоит в уменьшении изменчивости и поддержании согласованности, аллостаз способствует изменчивости, поскольку внутренняя среда может адаптироваться к различным воздействиям окружающей среды.[7] Хотя эти две концепции могут различаться, важно отметить существование каждой из них и их вклад в физиологию.

Вовлеченные системы органов

Гомеостаз задействован в каждой системе органов тела. Точно так же ни одна система органов тела не действует в одиночку; регулирование температуры тела не может происходить без взаимодействия как минимум покровной системы, нервной системы, опорно-двигательного аппарата и сердечно-сосудистой системы.Хемосенсоры в каротидных телах и теле аорты измеряют артериальное PCO2 и PO2, отправляют информацию в ствол мозга (центр управления), чтобы сообщить эффекторам (диафрагме и дыхательным мышцам), чтобы они изменили частоту дыхания и дыхательный объем, чтобы они вернулись к равновесию. Изменение реабсорбции и секреции неорганических ионов является результатом работы хемосенсоров в коре надпочечников (для определения концентрации калия), паращитовидных желез (для определения концентрации кальция), а также в почках, каротидных и аортальных телах (для определения концентрации натрия), которые помогают вернуть эти регулируемые параметры. к нормальному диапазону.

Функция

Короче говоря, цель гомеостаза — поддерживать установленную внутреннюю среду без преодоления внешних стимулов, которые существуют для нарушения баланса.

Механизм

Предлагаемый механизм гомеостаза представлен регулирующей системой, в которой пять критических компонентов должны работать вместе в рефлекторной петле: датчик, уставка, детектор ошибок, контроллер и эффектор.[5] Регулируемая (воспринимаемая) переменная имеет в системе датчик для измерения изменения ее значения, примером чего является концентрация глюкозы в крови. С другой стороны, контролируемая (нерегулируемая) переменная, значение которой изменяется для поддержания регулируемой переменной в узком диапазоне, примером которого может быть роль глюконеогенеза, гликолиза и гликогенолиза в концентрации глюкозы в крови. [2]

Роль контроллера состоит в том, чтобы интерпретировать сигнал ошибки и определять выходы эффекторов, чтобы гомеостаз снова стал достижимым.Таким образом, в организме регуляторами обычно являются эндокринные клетки и сенсорные нейроны вегетативной нервной системы, мозгового вещества и гипоталамуса. Эффекторы производят реакцию, которая возвращает переменную в нормальный диапазон. Рецепторы отслеживают изменение окружающей среды, стимул, который передается в центр интеграции (например, мозг в случае центральной нервной системы или железу в эндокринной системе). Если установлено, что стимул отличается от заданного значения, он генерирует ответ и отправляется в эффекторный орган.Система, в которой используются эти компоненты, известна как система отрицательной обратной связи, хотя обратное неверно: отрицательная обратная связь не означает, что система является гомеостатической по функциям. [5]

Отрицательная обратная связь относится к реакции, противоположной стрессу: компенсирующее действие увеличит значения, если они станут слишком низкими, или уменьшатся, если они станут слишком высокими. Существуют упреждающие (упреждающие) средства управления, чтобы минимизировать нарушение прогнозируемого изменения в окружающей среде при ожидании изменения.[8] В этом типе обратной связи средства управления активируются не при возникновении возмущения в системе, а, скорее, до того, как оно произойдет, чтобы подготовиться к эффектам, которые может иметь возмущение. Наконец, хотя и не так часто, как петли отрицательной обратной связи, положительная обратная связь, в которой стимул скорее усиливается, чем уменьшается, также необходима в некоторых случаях. Один из наиболее известных примеров положительной обратной связи происходит во время родов, когда высвобождение окситоцина стимулирует сокращения матки, заставляя голову ребенка прижиматься к шейке матки, что стимулирует высвобождение большего количества окситоцина, которое циклически повторяется до завершения родов.

Сопутствующие испытания

Основные показатели жизнедеятельности пациента (артериальное давление, внутренняя температура тела, частота сердечных сокращений, частота дыхания и сатурация кислорода) являются первым измерением, указывающим на наличие гомеостатического дисбаланса. Базовая метаболическая панель — это быстрый анализ крови, позволяющий выявить нарушения электролитного баланса, если таковые имеются, для определения диагноза и лечения. Измерение неорганических ионов, функции почек (соотношение АМК / креатинин) и глюкозы позволяет нам исправить эти отклонения, а также их первопричину.

Патофизиология

Гомеостаз лежит в основе многих, если не всех, болезненных процессов. Такие заболевания, как диабет, гипертония и атеросклероз, включают как нарушение гомеостаза, так и наличие воспаления. [2] Потеря чувствительности рецепторов с возрастом увеличивает риск заболевания, поскольку нестабильная внутренняя среда может существовать. [9] Пожилые люди более восприимчивы к нарушению регуляции температуры и имеют нарушенные механизмы жажды, что способствует повышенному риску обезвоживания, наблюдаемому в этой популяции.Кислотно-щелочной дисбаланс лежит в основе кислотно-основных нарушений и электролитных нарушений, которые возникают из-за множества заболеваний или побочных эффектов лекарств. Кроме того, водный баланс с точки зрения поддержания жидкости имеет решающее значение, поскольку он не перегружает пациента или не приводит к недостаточному увлажнению клеток пациента. Перегрузка может нанести вред человеку с сердечно-сосудистыми или респираторными заболеваниями. Таким образом, необходим индивидуальный подход для корректировки жидкостного баланса пациента, особенно у хирургических пациентов.[10]

Уставка должна ограничиваться строгим диапазоном в некоторых функциях тела, но не обязательно статична для других. Например, отклонение значений газов артериальной крови от допустимого диапазона может нанести ущерб живой системе. Однако, когда организм лишен пищи, необходимо приспособить «новую норму» для функционирования с меньшим количеством энергии и более медленным метаболизмом. [9] Без этой адаптации клетки организма были бы лишены необходимых питательных веществ и быстро умирали бы, что не так, поскольку живой организм может выжить при меньшем потреблении, пока сохраняется энергия.Нарушение терморегуляции может привести к переохлаждению, если внутренняя температура тела упадет ниже порога для оптимального функционирования клеток, или к гипертермии, если внутренняя температура тела превышает самый высокий. Лихорадка — еще один пример того, как уставка может увеличиваться, не обязательно убивая человека. [2] Повышение внутренней температуры тела необходимо для борьбы с захватчиком, но в случае гипертермии адаптивная функция температуры не работает, и уставка не может вернуться к норме.

Клиническая значимость

В целом, каждое медицинское состояние может быть прослежено до отказа в какой-то момент в системе гомеостатического контроля, будь то неспособность обнаружить начальное внешнее изменение, неспособность инициировать цикл обратной связи, неспособность принять ответную реакцию. до заданного значения или сбой в самом заданном значении. Цель врача должна состоять в том, чтобы восстановить внутреннюю среду организма, не нанося дальнейшего вреда, и сделать это быстро, чтобы избежать гибели клеток из-за нарушения регуляции и непоправимого отказа систем органов.

---

Гомеостаз | Анатомия и физиология

Введение в гомеостаз

Гомеостаз относится к способности организма поддерживать стабильную внутреннюю среду (регулирующие гормоны, температуру тела, водный баланс и т. Д.). Поддержание гомеостаза требует, чтобы организм постоянно следил за своими внутренними условиями. От температуры тела до артериального давления и уровней определенных питательных веществ каждое физиологическое состояние имеет определенную уставку.Уставка — это физиологическое значение, вокруг которого колеблется нормальный диапазон. Нормальный диапазон — это ограниченный набор значений, который является оптимально здоровым и стабильным. Например, уставка нормальной температуры человеческого тела составляет приблизительно 37 ° C (98,6 ° F). Физиологические параметры, такие как температура тела и артериальное давление, имеют тенденцию колебаться в пределах нормального диапазона на несколько градусов выше и ниже этой точки. Центры управления в головном мозге играют роль в регулировании физиологических параметров и поддержании их в пределах нормы.Поскольку организм работает над поддержанием гомеостаза, любому значительному отклонению от нормального диапазона будет сопротивляться, и гомеостаз будет восстановлен посредством процесса, называемого петлей обратной связи .

Контур обратной связи состоит из трех основных компонентов (рисунок 1.10a). Датчик , также известный как рецептор , является компонентом системы обратной связи, которая отслеживает физиологическое значение. Он отвечает за обнаружение изменений в окружающей среде. Это значение сообщается в центр управления.Центр управления , , , — это компонент системы обратной связи, который сравнивает значение с нормальным диапазоном. Если значение слишком сильно отклоняется от уставки, центр управления активирует исполнительный элемент. Эффектор , , , — это компонент в системе обратной связи, который вызывает изменение, обращающее ситуацию вспять и возвращающее значение в нормальный диапазон. Эффекторы — мышцы и железы.

Два типа петель обратной связи: отрицательная и положительная

Отрицательная обратная связь — это механизм, в котором эффект реакции на стимул заключается в отключении исходного стимула или уменьшении его интенсивности.Петли отрицательной обратной связи — наиболее распространенные механизмы организма, используемые для поддержания гомеостаза. Поддержание гомеостаза с помощью отрицательной обратной связи происходит во всем теле постоянно, поэтому понимание отрицательной обратной связи является фундаментальным для понимания физиологии человека.

Рисунок 1.10. Цепь отрицательной обратной связи

В петле отрицательной обратной связи стимулу — отклонению от заданного значения — сопротивляется физиологический процесс, который возвращает тело к гомеостазу.(а) Петля отрицательной обратной связи состоит из четырех основных частей. (б) Температура тела регулируется отрицательной обратной связью.

Чтобы привести систему в движение, стимул изменяет внутреннюю среду за пределы ее нормального диапазона (то есть за пределы гомеостаза). Этот стимул улавливается определенным рецептором. Например, при контроле уровня глюкозы в крови определенные эндокринные клетки поджелудочной железы обнаруживают избыток глюкозы (стимул) в кровотоке. Эти бета-клетки поджелудочной железы реагируют на повышенный уровень глюкозы в крови, высвобождая гормон инсулин в кровоток.Инсулин сигнализирует волокнам скелетных мышц, жировым клеткам (адипоцитам) и клеткам печени, чтобы они поглощали избыток глюкозы, удаляя ее из кровотока. Когда концентрация глюкозы в кровотоке падает, снижение концентрации — фактическая отрицательная обратная связь — обнаруживается альфа-клетками поджелудочной железы, и высвобождение инсулина прекращается. Это предотвращает дальнейшее падение уровня сахара в крови ниже нормального диапазона.

У людей есть аналогичная система обратной связи по регулированию температуры, которая работает, способствуя либо потере тепла, либо притоку тепла (Рисунок 1.10б). Когда центр регуляции температуры мозга получает данные от датчиков, указывающие, что температура тела превышает нормальный диапазон, он стимулирует скопление клеток мозга, называемое «центром потери тепла». Эта стимуляция имеет три основных эффекта:

• Кровеносные сосуды кожи начинают расширяться, позволяя большему количеству крови из сердцевины тела течь к поверхности кожи, позволяя теплу излучаться в окружающую среду.
• По мере увеличения притока крови к коже активируются потовые железы, увеличивая их выработку.Когда пот испаряется с поверхности кожи в окружающий воздух, он уносит с собой тепло.
• Глубина дыхания увеличивается, и человек может дышать через открытый рот, а не через носовые проходы. Это еще больше увеличивает потерю тепла из легких.

Напротив, активация центра накопления тепла в головном мозге воздействием холода снижает приток крови к коже, и кровь, возвращающаяся от конечностей, отводится в сеть глубоких вен. Такое расположение улавливает тепло ближе к сердцевине корпуса и ограничивает теплопотери.Если потеря тепла велика, мозг вызывает усиление случайных сигналов к скелетным мышцам, заставляя их сокращаться и вызывать дрожь. Сокращения мышц при дрожании высвобождают тепло при использовании АТФ. Мозг заставляет щитовидную железу в эндокринной системе выделять гормон щитовидной железы, который увеличивает метаболическую активность и производство тепла в клетках по всему телу. Мозг также сигнализирует надпочечникам о высвобождении адреналина (адреналина), гормона, который вызывает расщепление гликогена на глюкозу, которая может использоваться в качестве источника энергии.Распад гликогена на глюкозу также приводит к усилению метаболизма и выработке тепла.

Концентрация воды в организме имеет решающее значение для правильного функционирования. Тело человека сохраняет очень жесткий контроль над уровнем воды без сознательного контроля со стороны человека. Посмотрите это видео, чтобы узнать больше о концентрации воды в организме. Какой орган в первую очередь контролирует количество воды в организме?

Положительная обратная связь усиливает изменение физиологического состояния организма, а не обращает его вспять.Отклонение от нормального диапазона приводит к большим изменениям, и система уходит дальше от нормального диапазона. Положительная обратная связь в организме нормальна только тогда, когда есть определенная конечная точка. Роды и реакция организма на кровопотерю — два примера положительных петель обратной связи, которые нормальны, но активируются только при необходимости.

Доношенные роды — это пример ситуации, в которой сохранение существующего состояния организма нежелательно. Чтобы изгнать ребенка в конце беременности, требуются колоссальные изменения в организме матери.И события родов, однажды начавшись, должны быстро закончиться, иначе жизнь матери и ребенка окажется под угрозой. Чрезвычайная мускульная работа во время родов и родоразрешения является результатом системы положительной обратной связи (рис. 1.11).

Рисунок 1.11. Цепь положительной обратной связи

Нормальные роды происходят благодаря положительной обратной связи. Положительная обратная связь приводит к изменению статуса тела, а не к возвращению к гомеостазу.

Первые схватки (раздражитель) подталкивают ребенка к шейке матки (самой нижней части матки).Шейка матки содержит чувствительные к растяжению нервные клетки, которые контролируют степень растяжения (датчики). Эти нервные клетки отправляют сообщения в мозг, который, в свою очередь, заставляет гипофиз в основании мозга выделять гормон окситоцин в кровоток. Окситоцин вызывает более сильное сокращение гладких мышц матки (эффекторов), толкая ребенка дальше по родовым путям. Это вызывает еще большее растяжение шейки матки. Цикл растяжения, высвобождения окситоцина и все более сильных сокращений прекращается только после рождения ребенка.На этом этапе растяжение шейки матки прекращается, останавливая выброс окситоцина.

Второй пример положительной обратной связи связан с обращением вспять крайних повреждений тела. После проникающей раны наиболее непосредственной угрозой является чрезмерная кровопотеря. Меньшая циркуляция крови означает снижение артериального давления и уменьшение перфузии (проникновения крови) в мозг и другие жизненно важные органы. Если перфузия сильно снижена, жизненно важные органы отключатся, и человек умрет. Организм реагирует на эту потенциальную катастрофу, выделяя в поврежденную стенку кровеносного сосуда вещества, которые запускают процесс свертывания крови.По мере того, как происходит каждый этап свертывания, он стимулирует высвобождение большего количества свертывающихся веществ. Это ускоряет процессы свертывания и закрытия поврежденного участка. Свертывание ограничивается определенной областью, основанной на строго контролируемой доступности белков свертывания. Это адаптивный, спасающий жизнь каскад событий.

Интегрирующие системы

Каждая система органов выполняет определенные функции для организма, и каждая система органов обычно изучается независимо. Однако системы органов также работают вместе, чтобы помочь телу поддерживать гомеостаз.

Например, сердечно-сосудистая, мочевыделительная и лимфатическая системы помогают организму контролировать водный баланс. Сердечно-сосудистая и лимфатическая системы транспортируют жидкости по всему телу и помогают определять уровни растворенных веществ и воды, а также регулировать давление. Если уровень воды становится слишком высоким, мочевыделительная система производит более разбавленную мочу (мочу с более высоким содержанием воды), чтобы помочь устранить избыток воды. Если уровень воды становится слишком низким, образуется более концентрированная моча, чтобы сохранить воду.Пищеварительная система также играет роль с переменным водопоглощением. Вода может быть потеряна через покровную и дыхательную системы, но эта потеря не связана напрямую с поддержанием жидкости в организме и обычно связана с другими гомеостатическими механизмами.

Точно так же сердечно-сосудистая, покровная, дыхательная и мышечная системы работают вместе, чтобы помочь телу поддерживать стабильную внутреннюю температуру. Если температура тела повышается, кровеносные сосуды кожи расширяются, позволяя большему количеству крови течь к поверхности кожи.Это позволяет теплу рассеиваться через кожу в окружающий воздух. Кожа также может выделять пот, если тело становится слишком горячим; когда пот испаряется, это помогает охладить тело. Ускоренное дыхание также может помочь телу избавиться от избыточного тепла. В совокупности эти реакции на повышение температуры тела объясняют, почему вы потеете, тяжело дышите и краснетесь на лице, когда вы тренируетесь. (Тяжелое дыхание во время упражнений также является одним из способов, которым организм получает больше кислорода к вашим мышцам и избавляется от лишнего углекислого газа, производимого мышцами.)

И наоборот, если ваше тело слишком холодное, кровеносные сосуды кожи сокращаются, и кровоток к конечностям (рукам и ногам) замедляется. Мышцы быстро сокращаются и расслабляются, благодаря чему выделяется тепло, чтобы согреться. Волосы на коже поднимаются вверх, задерживая около кожи больше воздуха, который является хорошим изолятором. Эти реакции на снижение температуры тела объясняют, почему вы дрожите, получаете «мурашки по коже» и холодные, бледные конечности, когда вам холодно.

Щелкните эту ссылку и переместите ползунок, чтобы увидеть моделирование гомеостатического контроля температуры.