Саморегуляция и старение организма. Саморегуляция физиологических функций

В чем сущность старения? В чем тайна этого процесса, который неизбежен для живого? Сейчас существует более 200 гипотез, пытающихся объяснить механизм старения. Но количество гипотез, как известно, обратно пропорционально ясности вопроса. Эта зависимость справедлива и для проблемы долголетия. Вместе с тем крупные успехи биологии последних лет позволяют надеяться, что мы находимся в преддверии бурного развития наших знаний о сущности старения.

Исследователи сейчас ведут поиски механизмов старения на разных уровнях жизненных явлений - молекулярном, клеточном и на уровне целостного организма. Однако при всем многообразии проявлений жизни на всех этих этапах существует ряд закономерностей, свойственных любой живой системе. Одна из них - принцип саморегуляции - в последнее время привлекает все большее внимание исследователей. Система эндокринных желез, сердечно-сосудистая и дыхательная системы, весь организм в целом - все это саморегулирующиеся системы. Именно саморегуляция позволяет организму в различные возрастные периоды по-разному приспосабливаться к окружающей среде.

Подавляющее большинство исследователей стремится выяснить, какие изменения наступают в организме при его старении. Вместе с тем не менее важно установить, что же не изменяется в старости и почему. Ученые выяснили, например, что онкотическое и осмотическое давление, уровень сахара в крови, распределение ряда ионов в клетках, количество кровяных элементов и некоторые другие показатели не претерпевают резких изменений. Это естественно, ведь если бы уровень этих и ряда других жизненно важных констант организма с возрастом менялся, то жить до глубокой старости вообще было бы невозможно. Нам представляется, что развивающееся с возрастом «сопротивление» организма нарушению наивыгоднейшего протекания жизненных процессов именно и является важной особенностью процесса старения.

И еще одно интересное явление. Трудно, конечно, сравнивать друг с другом степень различных возрастных изменений. Однако легко заметить следующее. Внешний вид человека меняется сравнительно медленно. Действительно, не бывает так, чтобы при каком-нибудь эмоциональном напряжении кожа сразу же покрывалась морщинами, волосы седели, глаза тускнели, а через минуту человек вновь становился розовощеким, черноволосым и т. д. Вместе с тем с годами последовательно наступают резкие изменения внешнего вида человека.

Иной характер носит изменение некоторых функций организма. Артериальное давление, к примеру, может за несколько минут резко подскочить вверх и возвратиться к норме. Вместе с тем средняя величина артериального давления с годами хотя и возрастает, но все же очень незначительно. Иначе говоря, при старении организма внешний вид, структура отдельных органов могут довольно значительно изменяться, а функция, итог деятельности многих структурных элементов организма, поддерживается на относительно постоянном уровне. Какие механизмы поддерживают оптимальный уровень жизнедеятельности организма в разные возрастные периоды? Найти ответ на этот вопрос очень важно для выяснения сущности старения.

ПРИНЦИП САМОРЕГУЛЯЦИИ И ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОРГАНИЗМА

Человеческий организм вовсе не похож на детскую матрешку, состоящую из куколок «мал мала меньше», которые отличаются только размером. Изменения саморегулирующихся систем на молекулярном, клеточном уровне и на уровне целостного организма не повторяют друг друга, не просто суммируются друг с другом, а сложным образом взаимодействуют и взаимоопределяют друг друга. Как разобраться в этих сложных взаимосвязях?

Любую саморегулирующуюся систему можно представить себе состоящей из нескольких звеньев: центр регуляции, объект регуляции, прямая и обратная связь. Работами ученых было показано, что поддержание определенного уровня жизнедеятельности в старости достигается благодаря неравномерным изменениям в разных звеньях саморегуляции. Чтобы пояснить этот тезис, разберем, что происходит при старении организма в одной из саморегулирующихся систем. Целесообразно это сделать на примере деятельности сердца и сосудов. Ведь именно изменение функции кровообращения является одной из основных причин развития преждевременного старения.

Как известно, уровень деятельности сердечно-сосудистой системы зависит от состояния объектов регулирования (сердца и сосудов) и характера регулирующих воздействий. Есть два неразрывно связанных друг с другом механизма регуляции всех органов - нервный и так называемый гуморальный. Гуморальная регуляция осуществляется благодаря проникновению в кровь целого арсенала химических веществ - гормонов, медиаторов, метаболитов и так далее. Таким же образом влияют на организм и многие лечебные препараты.

В нашей лаборатории систематически изучали, как изменяется в старости чувствительность различных органов - сердца, сосудов, скелетных мышц, нервных клеток, желез внутренней секреции - к действию нервных и гуморальных факторов. С этой целью у подопытных животных - мышей, крыс, кроликов, кошек, собак - определялась в одних случаях минимальная интенсивность раздражения током соответствующих нервов, при которой наступает изменение деятельности органа. В других случаях определялось минимальное количество вводимого химического вещества, вызывающее тот же эффект.

Оказалось, что к старости снижается чувствительность органов к нервным влияниям, а чувствительность к гуморальным, химическим воздействиям повышается. Например, замедление ритма деятельности сердца животного можно вызвать, раздражая блуждающий нерв или же вводя в кровь такие вещества, как карбохолин, ацетилхолин. Чтобы вызвать остановку сердца старого животного, блуждающий нерв необходимо раздражать током большей силы, чем в аналогичном эксперименте с молодым животным. Однако тот же эффект можно получить действием химических веществ. В этом случае картина будет противоположной, Чтобы остановить сердце старого животного, потребуется ввести гораздо меньшее количество химикалий, нежели это нужно для остановки сердца молодого животного.

Подобные же соотношения можно заметить и на примере регуляции других органов и систем. Эти эксперименты показывают, насколько важно учитывать изменение чувствительности органов в процессе старения при лечении людей пожилого возраста. Одни и те же дозы лекарственных веществ вызывают различные изменения деятельности в старом и молодом организме. Следовательно, и применяться они должны в различных дозировках. Уже давно назрела необходимость в создании возрастной фармакологии для старых и пожилых людей в таком же виде, как она существует для детей.

Однако вернемся к разбору возрастных изменений саморегуляции. Нервные и гуморальные влияния на органы - это только одно из звеньев саморегуляции функций. Для достижения приспособительного эффекта в любой системе решающее значение имеют обратные связи, поток сигналов от работающего органа, которые информируют управляющие центры о характере сдвигов в объектах регуляции.

Важным звеном обратных связей являются чувствительные нервные окончания, которые во множестве располагаются в самых различных органах. Они чутко реагируют на изменение внутренней среды организма, в частности воспринимают сдвиги в химизме органов и сигнализируют о них в нервные центры. Это так называемые хеморецепторы. В частности, чрезвычайно богаты чувствительными нервными окончаниями сердце и сосуды.

Нами было изучено, как изменяется с возрастом чувствительность хемо рецепторов сосудов к воздействию различных химических веществ. Оказалось, что чувствительность этих нервных окончаний к действию многих веществ - никотина, ацетилхолина, адреналина, сульфида натрия и других - с возрастом повышается. У старых животных рефлекторные изменения кровообращения и дыхания возникают под действием гораздо меньших концентрации химических веществ, нежели у молодых животных. Известно, что для хемо рецепторов раздражителями являются не только вещества, вводимые в организм, но и изменения в обмене веществ, в химизме органов. Отсюда важный вывод: с возрастом повышается восприимчивость, говоря языком кибернетики, чувствительного устройства, реагирующего на изменения химизма тканей.

Попробуем сопоставить приведенные экспериментальные данные об изменениях, происходящих в разных звеньях саморегуляции. На этапе прямой связи (управляющий центр - объект регуляции) отмечается снижение с возрастом чувствительности органов к нервным влияниям и повышение чувствительности к химическим. На этапе обратной связи (объект регуляции - управляющий центр) в старости нарастает чувствительность хеморецепторов. Нам представляется, что подобное неравномерное изменение в разных звеньях саморегуляции является важнейшим механизмом, поддерживающим гомеостазис - наивыгоднейший уровень жизнедеятельности организма в старости. Так, например, ослабление нервных влияний на орган частично компенсируется повышением чувствительности к химическим веществам, вызывающим подобный же эффект.

Есть еще один важный механизм поддержания гомеостазиса организма в старости. Нервные центры посылают «приказы» к объектам регуляции на основании информации об их состоянии. Если меняются сведения о деятельности органов, нервные центры перестраивают «командную сигнализацию». В старости, как уже указывалось, повышается чувствительность рецепторов, воспринимающих изменение химизма тканей. Благодаря этому нервный центр заблаговременно получает информацию о сдвигах, наступающих на периферии, а это, в свою очередь, может несколько компенсировать ослабление влияния центра на объекты регуляции.

Возрастные изменения саморегуляции, о которых шла речь, объясняют многие особенности реакций стареющего организма. Вот один из примеров. Человек проводит свою жизнь в движении, в труде. И, чтобы установить возрастные изменения, наступающие в разных системах, недостаточно зарегистрировать их деятельность в покое. Надо знать, какие изменения возникают при физической нагрузке.

У пожилых людей возникают менее резкие, но зато более длительные изменения кровяного давления, частоты сердечных сокращений, количества поглощенного и других показателей. Это объясняется тем, что с возрастом снижается чувствительность к нервным влияниям, которые быстро действуют на тот или иной орган, и повышается чувствительность к химическим влияниям, действующим более медленно, но длительно.

САМОРЕГУЛЯЦИЯ НА МОЛЕКУЛЯРНОМ УРОВНЕ

До сих пор мы разбирали возрастные изменения саморегуляции на примере отдельных функциональных систем - сердечно-сосудистой, дыхательной. Совершенно ясно, что эти изменения являются хотя и важнейшими, но все же вторичными в механизме старения. Им предшествуют изменения, наступающие на молекулярном уровне. И здесь жизненные явления подчиняются тому же принципу саморегуляции.

Обратимся к отдельным примерам. АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) - одно из самых замечательных веществ, созданных природой. Сокращение мышцы, выделение желудочного сока, возбуждение нервных клеток - словом, любая энергетическая трата в организме - происходят за счет АТФ и некоторых других фосфорных соединений. Нами было показано, что в старости, несмотря на то, что количество и обновляемость фосфорных соединений снижаются в клетках организма, однако энергетический потенциал клеток остается еще значительным. Как это объяснить? Оказывается, процесс обмена АТФ представляет собой сложную саморегулирующуюся систему на молекулярном уровне. АТФ синтезируется в организме двумя путями - один из них связан с потреблением кислорода при дыхании (окислительное фосформирование), другой путь синтеза (гликолиз) кислорода не требует.

Когда АТФ отдает энергию, она превращается в аденозиндифосфорную кислоту (АДФ). В молекуле этого соединения уже не три, а две фосфорных группы. Оказывается, что интенсивность синтеза АТФ во многом зависит от накопления продукта ее распада - АДФ. Получается своеобразная замкнутая система; АТФ, отдавая фосфорную группу, превращается в АДФ, а это соединение, активируя сначала дыхание, а затем процесс гликолиза, способствует, в свою очередь, синтезу АТФ. В клетках стареющего организма накапливаются большие количества АДФ, и за счет этого своеобразного усиления обратной связи стимулируются резервные пути синтеза АТФ, в частности гликолиз. Таким образом, возрастные изменения в этой саморегулирующейся системе направлены на поддержание некоторого уровня энергии клетки.

В наши дни биологию революционизировали новые представления о роли нуклеиновых кислот в синтезе белка. Накапливаются данные о том, что многие особенности индивидуального развития, в том числе и физиологический срок продолжительности жизни, «закодированы» в ДНК. Однако и система «нуклеиновые кислоты - » тоже является саморегулирующейся. Можно полагать, что выяснение возрастных изменений взаимосвязи отдельных компонентов этой саморегулирующейся системы позволит понять важнейшие стороны механизма старения, установить закономерности наследования возрастных изменений, сложившиеся в ходе жизни организма. Сейчас уже, в частности, накапливаются первые факты о возможных «ошибках», изменениях структуры ДНК и их роли в старении.

Существенной ошибкой большинства теорий старения в прошлом была своеобразная односторонность. Этот сложный процесс объяснялся изменениями, наступающими в одном каком-нибудь звене структуры и функции организма. В наши дни широко распространено представление о старости как об инволюции, обратном развитии организма. Это положение следует признать методологически неверным. Оно не подкреплено серьезными фактами. Истинные представления о сущности старения будут похожи на многоэтажное здание со сложной системой взаимосвязи его различных уровней. Отдельные этажи этого здания успешно возводятся в наши дни, и, как это часто бывает в науке, строительство это не всегда начинается с фундамента.

P. S. О чем еще говорят британские ученые: о том, что порой некоторые люди и в старости остаются весьма молодыми в душе, например активно осваивают интернет, занимаются какими то своими хобби, например ремонтом , попутно на сайте http://realcars.su/ черпая всю самую свежую информацию по этой теме.

Основным свойством живых систем является способность к саморегуляции, к созданию оптимальных условий для взаимодействия всех элементов организма и обеспечения его целостности.

Окружающий мир и обстановка, в которой находится человек, меняется буквально каждую минуту. Чтобы сохранить здоровье и поддерживать нормальное функционирование, организм должен к ним быстро приспосабливаться. Саморегуляция организма по научному называется гомеостазом. Если какой-то орган или участок начинает работать неправильно, в мозг поступает сигнал о нарушении работы. Обработав полученную информацию, мозг посылает ответный приказ о нормализации работы, таким образом осуществляется так называемая «обратная связь», то есть происходит саморегуляция организма. Она возможна благодаря вегетативной (автономной) нервной системе.

Схема саморегуляции гомеостаза при повышении температуры тела. Первичная афферентация:

Условные обозначения: 1 - Спинной мозг (сегмент)
2 - Кожа
3 - Кровенносные сосуды
4 - Потовые железы
5 - Внутренний орган (интерорецепторы)
6 - Афферентные пути информации (чувствительные)
7 - Эфферентные пути информации (двигательные)

Именно эта система поддерживает саморегуляцию и отвечает за правильную работу кровеносных сосудов сердца, дыхательных органов, системы пищеварения и мочеотделения, также вегетативная система нормализует деятельность желез системы эндокринной, кроме того, она отвечает за питание центральной нервной системы и мышц скелета. За правильное функционирование автономной нервной системы отвечает участок мозга гипоталамус, именно там расположены так называемые «центры управления», которые тоже подчиняются вышестоящей инстанции – коре больших полушарий мозга. Вегетативная нервная система делится на 2 части: симпатическую и парасимпатическую.

Первая активно работает в экстремальных ситуациях, когда требуется очень быстрый отклик. При стрессах, опасных ситуациях, сильном раздражении симпатическая система резко активизирует свои функции и запускает механизмы саморегуляции. Процесс её деятельности можно увидеть невооруженным глазом: учащается сердцебиение, зрачки становятся шире, пульс увеличивается, в это же время быстро тормозится деятельность пищеварительных органов, весь организм приходит в состояние «боевой готовности».

Парасимпатическая нервная система наоборот, работает в условиях полного спокойствия, отдыха, активизирует работу пищеварительного тракта, расширяет сосуды.

В оптимальных условиях, обе системы работают в человеке хорошо, находятся в гармонии. Если баланс работы систем нарушается, человек чувствует неприятные последствия: тошнота, головная боль, спазмы, головокружение.

В коре головного мозга протекают психические процессы, они могут сильно повлиять на деятельность органов, а нарушения в работе органов могут отразиться на психических процессах. Яркий пример: изменение настроения после хорошего приема пищи. Еще один пример – зависимость общего состояния организма от скорости обмена веществ. Если она достаточно высокая – психические реакции протекают моментально, а если низкая – человек чувствует усталость, вялость и не может сосредоточиться на работе.

Гипоталамус контролирует вегетативную систему, именно в этот участок приходят все тревожные сигналы об изменении деятельности систем организма или его отдельных органов, именно гипоталамус посылает сигналы изменении работы для приведения организма в привычное состояние, включает механизмы саморегуляции. Например, при большой физической нагрузке, когда человеку «не хватает воздуха», гипоталамус заставляет сердечную мышцу сокращаться чаще, таким образом, организм получает необходимый кислород быстрее и в полном объеме.

Основные принципы саморегуляции

1. Принцип неравновесности или градиента – это свойство живых систем поддерживать динамическое неравновесное состояние, асимметрию относительно окружающей среды. Например, температура тела теплокровных животных может быть выше или ниже температуры окружающей среды.

2. Принцип замкнутости контура регулирования. Каждый организм не просто отвечает на раздражение, а еще и оценивает соответствие ответной реакции действующему раздражителю. Чем сильнее раздражитель, тем больше ответная реакция. Принцип осуществляется за счет положительной и отрицательной обратной связи в нервной и гуморальной регуляции, т.е. контур регуляции замкнут в кольцо. Например, нейрон обратной афферентации в двигательных рефлекторных дугах.

3. Принцип прогнозирования. Биологические системы способны прогнозировать результат ответной реакции на основе прошлого опыта. Например, избегание уже знакомых болевых раздражителей.

4. Принцип целостности. Для нормального функционирования организма необходима его целостность.

Учение об относительном постоянстве внутренней среды организма было создано в 1878 году Клодом Бернаром. В 1929 году Кеннон показал, что способностью поддержанию гомеостаза организма является следствием работы его систем регулирования и предложил термин – гомеостаз.

Гомеостаз – постоянство внутренней среды (крови, лимфы, тканевой жидкости). Это устойчивость физиологических функций организма. Это основное свойство, отличающее живые организмы от неживого. Чем выше организация живого существа, тем более оно независимо от внешней среды. Внешняя среда – это комплекс факторов, определяющий экологический и социальный микроклимат, действующий на человека.

Гомеокинез – комплекс физиологических процессов, обеспечивающий поддержание гомеостаза. Он осуществляется всеми тканями, органами и системами организма, включая функциональные системы. Параметры гомеостаза являются динамическими и в нормальных пределах изменяются под влиянием факторов внешней среды. Пример: колебание содержания глюкозы в крови.

Живые системы не просто уравновешивают внешние воздействия, а активно противодействуют им. Нарушение гомеостаза приводит к гибели организма.

Человек разделен на тело и голову. Головной мозг как-то управляет собой и телом, организмом с помощью центральной нервной и вегетативной нервной систем. Первая обеспечивает произвольные действия. Захотел поднять руку - подумал - поднял. Вторая система занимается менее интересными для сознания делами. Ее задача - управление внутренними органами и регуляция деятельности различных тканей. Мы привыкли, что, например, биение сердца или сокращение кишечника происходит как бы «автоматически». На самом деле ими управляет вегетативная нервная система. Получая сигналы из внешнего мира, спинной мозг перерабатывает их, оценивает ситуацию и «дает указания» через вегетативную нервную систему внутренним органам. Побежал человек, значит, сердце должно работать быстрее.

Перешел с бега на шаг, и сердце замедлило свой ритм.

Вегетативная нервная система участвует в регуляции температуры тела, работе желез внутренней секреции, отвечает за благоприятный биохимический фон организма (гомеостаз).

Вегетативная (автономная) нервная система представлена двумя звеньями - симпатическим и парасимпатическим. Можно расценивать их влияние на внутренние органы, в том числе сердце и сосуды, как противоположно направленное (тормоз - газ).

Например, преобладание симпатического влияния (симпатикотония) вызывает учащение пульса, повышение артериального давления, сухость и холодность кожи, сужение зрачка, белый дермографизм (если провести острым предметом по коже, остается стойкий белый след).

Человек плохо переносит шум, яркий свет, кофе, жару и духоту. Могут возникать парестезии, мышечная дрожь, сердцебиение, атонические запоры. Масса тела нередко снижена при хорошем аппетите. Нарушен сон. Физическая активность повышена. Работоспособность лучше в вечернее время. Способность к запоминанию и сосредоточению понижена.

При ваготонии (когда ведущим является парасимпатическое звено) признаки наблюдаются с точностью до наоборот. Характерны акроцианоз (синюшная окраска конечностей), усиление сосудистого рисунка, временами - чувство прилива и покраснение кожи, яркий, стойкий красный или смешанный дермографизм, повышенная влажность ладоней и стоп, усиленное слюноотделение, плохая переносимость холода. Могут наблюдаться головокружение, чувство «неполноты вдоха», тошнота, периодические боли в верхней части живота, повышенное газообразование, спастические запоры или диарея. Люди склонны к лимфатизму, прибавке в массе тела (нередко при сниженном аппетите, апатичны, малоинициативны, боязливы. Повышена сонливость, замедлен переход к активному бодрствованию по утрам. Иногда возникают обморочные состояния, часто наблюдаются аллергические реакции, снижена переносимость умственных и физических нагрузок, на фоне которых и возникает приступ.

В норме на холоде кровеносные сосуды кожи сужаются; большее количество крови поступает в сосуды брюшной полости и, тем самым, ограничивается теплоотдача. Поверхностные слои кожи, получая меньше теплой крови, излучают меньше тепла, поэтому теплоотдача уменьшается. Кроме того, при сильном охлаждении кожи происходит открытие артериовенозных анастомозов (соединительных сосудов между артериями и венами), что уменьшает количество крови, поступающей в капилляры, и, тем самым, препятствует теплоотдаче.

Перераспределение крови, происходящее на холоде, - уменьшение количества крови, циркулирующей через поверхностные сосуды, и увеличение количества крови, проходящей через сосуды внутренних органов, - способствует сохранению тепла во внутренних органах, температура которых поддерживается на постоянном уровне.

При повышении температуры окружающей среды сосуды кожи расширяются, количество циркулирующей в них крови увеличивается. Возрастает также объем циркулирующей крови во всем организме вследствие перехода воды из тканей в сосуды, а также потому, что селезенка (кровяное депо) выбрасывает в общий кровоток дополнительное количество крови. Увеличение количества крови, циркулирующей через сосуды поверхности тела, способствует теплоотдаче посредством радиации и конвекции. Для сохранения постоянства температуры тела при высоких температурах окружающей среды имеет значение и потоотделение, происходящее за счет теплоотдачи в процессе испарения воды.

При ненормальной зябкости вегетативная нервная система работает в совершенно неправильном режиме. Так, в ответ на небольшое волнение, а вовсе не на повышение температуры окружающей среды, вегетатика заставляет работать мелкие сосуды рук и ног с утроенной силой, сужая их.

Так же, как и в сознании, в организме происходит постоянное противоборство двух принципов - пассивности и активности. Эта двойственность представлена двумя антагонистическими частями вегетативной нервной системы (ВНС) - симпатической и парасимпатической. Функция ВНС - обеспечение гомеостаза (постоянства внутренней среды организма) и физической, психической деятельности организма.

Симпатическая система обеспечивает физическую и психическую деятельность организма, является активизирующей, возбуждающей и ответственна за колебания до максимальных амплитуд гомеостатических констант.

Парасимпатическая система (базисная) отвечает за возврат всех констант к исходному уровню для обеспечения постоянства внутренней среды (гомеостаза)

Обе системы находятся в состоянии подвижного равновесия, колебательный контур которого различен, с минимальной амплитудой колебания - в покое и максимальной - при стрессовых физических и психических нагрузках.

Вегетативная нервная система служит посредником между психическими реакциями человека и их телесными проявлениями. С помощью эндокринной системы ВНС обеспечивает целостность и полноту реагирования человека на внешние и внутренние стимулы. Регуляция деятельности ВНС в организме происходит как со стороны вышестоящих, так и со стороны нижестоящих нервных структур. На деятельность ВНС оказывает влияние центральная нервная система. Регулируют деятельность внутренних органов через ВНС в основном подкорковые структуры (лимбическая система). Их активация зависит от подсознательных реакций человека, от эмоций. Сознательно регулировать деятельность внутренних органов (под воздействием импульсов из коры головного мозга) могут очень немногие люди, например, йоги. Коммунисты пытались сделать это во всемирном масштабе!

В зависимости от того, в каком душевном и психическом состоянии находится человек, активизируется та или иная система.

Если человек в силу неустойчивого мировоззрения находится в состоянии постоянного стресса, то симпатическая система приходит в состояние патологического возбуждения (симпатикотония). В организме начинаются процессы, ведущие к стойким изменениям внутренних органов. Например, к заболеваниям, связанным с патологической активацией симпатоадреналовой системы, относят гипертоническую болезнь, ишемическую болезнь сердца, мигрень, тиреотоксикоз, сахарный диабет, заболевания суставов.

Если в силу воспитания и других факторов человек имеет повышенную потребность в опеке, заботе, внимании и любви, а жизнь ему этого не предоставляет, то у него могут возникать различные расстройства, связанные с патологической активацией парасимпатической системы (ваготония). Это происходит вследствие подсознательного или сознательного стремления к стабильности, постоянству, защите (иначе говоря, к безопасному состоянию материнской опеки). Человек в таком случае занимает пассивную жизненную позицию или, пытаясь бороться с собой, преодолевает трудности и препятствия, но испытывает при этом внутреннее сопротивление изменениям, которые неизменно несет жизнь. У него парасимпатическая система чаще всего находится в состоянии патологического возбуждения (внутренние, часто неосознаваемые стремления превращаются в импульсы ВНС, изменяющие состояние внутренних органов). Чрезмерная и постоянная стимуляция парасимпатической системы (под воздействием сознательных и подсознательных импульсов в поведении человека) может привести к определенному спектру заболеваний (бронхиальная астма, язвенная болезнь, нейродермит).

В разные возрастные периоды преобладает влияние той или иной системы. Например, младший возрастной период характеризуется ваготонией, а в подростковом возрасте преобладает симпатоадреналовые реакции. Даже смена дня и ночи оказывает действие: в темное время активнее вагус, а в светлое - симпатическая нервная система.

Но вернемся к холодным конечностям. Они бывают при перевозбуждении симпатической нервной системы. Периферическое расстройство кровообращения в области рук указывает на нежелание вплотную заняться насущными проблемами, на боязнь не справиться с ними и на недоверие к самому себе. Расстройство кровообращения в области ступней свидетельствует об отказе от дальнейшего развития или о неблагополучии в денежном вопросе.

Холодные руки и ноги - это страх потерять стаю, стать беззащитным.

Некий зрительник сказал, что на неделе у него есть целых два абсолютно безопасных дня, когда не нужно ни о чем беспокоиться и ни за что переживать. Эти дни - вчера и завтра!

У многоклеточных организмов имеется внутренняя среда, в которой находятся различные органы, при этом функционируют сложные механизмы гомеостаза и гомеокинеза. У растений обеспечивается оптимальный газообмен, поглощение воды и питательных веществ из почвы, испарение воды через устьица листьев. У животных формируются органы дыхания, пищеварения, выделения, кровообращения, появляются также специализированные эндокринная и нервная системы с многочисленными внешними и внутренними связями, непосредственно участвующие в саморегуляции. Стратегической задачей этих структур и регуляций является обеспечение нормального формирования половых клеток и процесса оплодотворения, развития зародышей, а часто и юных постэмбриональных стадий новых поколений.

Особую координирующую роль в поддержании физиологического гомеостаза многоклеточных животных играют нервная и гуморальная (эндокринная) системы регуляции. Кроме того, молекулярно-клеточно-тканевой гомеостаз организма обеспечивается иммунными механизмами. Дадим самую общую характеристику этих систем как главных участников процесса саморегуляции организма.

(1) Нервная регуляция

Нервная регуляция имеется уже у гидр и медуз – наиболее простых многоклеточных животных. Элементарными структурами нервных сетей выступают нервные клетки (нейроны) с длинными отростками . У высокоорганизованных животных скопления нейронов создают нервные центры : ганглии, цепочки, ядерные или экранные центры, а выходящие из них отростки нейронов объединяются в нервы , которые на периферии ветвятся многочисленными нервными окончаниями . У человека центральная нервная система (ЦНС) представлена головным и спинным мозгом; периферическая система включает нервы и их окончания, а также локальные скопления нейронов в виде ганглиев или рыхлых узлов, в том числе во внутренних органах.

В простейшей нервной цепочке связи распространяются, с одной стороны, на чувствительные рецепторы (кожные, зрительные, слуховые, обонятельные, вкусовые, рецепторы внутренних органов, сосудов), а с другой – на исполнительные структуры (мышцы тела, внутренних органов и сосудов, железы пищеварительного тракта и кожи, эндокринные железы и др.). Таким образом, буквально каждый участок тела пронизан чувствительными и двигательными нервными окончаниями, что позволяет организму иметь информацию о состоянии условий среды во всех его точках и управлять этими состояниями, как правило, с участием гуморальной регуляции. У человека, кроме того, головной мозг осуществляет психические функции (обучение, память, речь, мышление). В итоге нервная система регулирует работу внутренних органов, а также координирует взаимоотношение организма с внешним миром и организует сложные поведенческие акты.

Элементарным явлением в гомеостатической нервной регуляции выступаетрефлекс – ответная реакция органа или всего организма на внешнее или внутреннее раздражение, осуществляемая через нервную систему . Коснитесь рукой горячего предмета, и тут же последует рефлекторный ответ – непроизвольное отдергивание руки (безусловный рефлекс). А ведь за этот короткий миг тепловое воздействие на кожные рецепторы порождает электрический нервный импульс, сигнал успевает пробежать по чувствительным нервным волокнам от пальцев в спинальные ганглии и далее в спинной мозг, переключиться на другие нервные клетки и вернуться к мышцам, отдергивающим руку от горячего предмета (рис. 5.2). Это классический пример контура регуляции, построенного на обратной отрицательной связи элементов управления.

Рис. 5.2. Схема рефлекторной дуги

Представление о рефлексах было выдвинуто еще в XVII веке французским натуралистом и философом Р. Декартом, относившим их к автоматическим, непроизвольным действиям. Российский физиолог Иван Михайлович Сеченов в 1863 г. утверждал, что “все акты сознательной и бессознательной жизни по способу происхождения суть рефлексы”. В XX веке эта концепция была развита И.П. Павловым в учении о безусловных и условных рефлексах.

О том, как многочисленные и разнообразные рефлексы слагаются в сложные поведенческие акты , как формируются инстинкты и процессы высшей нервной деятельности , мы расскажем в главе 7, посвященной биосоциальной сущности человека. Пока же отметим, что сложную нервную регуляцию, включающую и безусловные, и условные рефлексы, и все проявления высшей нервной деятельности, невозможно создать и поддерживать только на принципах гомеостатической саморегуляции . Это – результат включения в ход развития гомеокинетических процессов , которые и ведут к морфологическим надстройкам, качественно меняющим физиологию нервных центров и сетей.

(2) Гуморальная регуляция

Гуморальная регуляция обеспечивается системой эндокринных желез (от греч. endon – внутрь и krino – выделяю) – желез внутренней секреции, выделяющих в кровь разнообразные гормоны (рис. 5.3). Гормоны – это сигнальные молекулы пептидной (белковой) или стероидной (жироподобной) природы, действующие гуморальным путем, т.е. через жидкие среды. Центральная эндокринная железа, гипофиз, выделяет так называемые тропные гормоны (буквально - поворотные, направляющие). Через общий кровоток они воздействуют на местные эндокринные железы, такие как щитовидная, околощитовидная, надпочечники, а также скопления эндокринных клеток в поджелудочной и слюнной железах, семенниках, яичниках, тимусе, плаценте и даже в сердце, желудке, кишечнике, почках. От этих органов многочисленные гормональные “волны” с током крови распространяются к органам-мишеням, взаимодействуют с их клетками через мембранные рецепторы и активируют либо подавляют процессы роста и функционирования.

Принципиально важно, что работа гипофиза и местных эндокринных желез, в свою очередь, контролируется нервной системой. Нервное возбуждение всегда оборачивается волной гормональных воздействий, которые мобилизуют организм на адекватную, соответствующую возбуждению, реакцию. Фактически благодаря связи нервной и эндокринной систем осуществляется единая нейрогуморальная саморегуляция организма .

Рис. 5.3 . Нейрогуморальная система регуляции у человека

(3) Примеры комплексной нейрогуморальной регуляции

Работа нейрогуморальной регуляторной системы сочетается с работой внутренних органов и мышц, так что представляет собой комплексную рефлекторную реакцию.

Относительно просто, в гомеостатическом режиме, работают системы поддержания физиологических параметров организма, например система регуляции артериального давления . Изменение давления крови воспринимается чувствительными нервными окончаниями, расположенными в стенках кровеносных сосудов и реагирующими на их растяжение. Возбуждение передается в нервный центр продолговатого мозга, а обратные сигналы изменяют мышечный тонус сосудов и сердечную деятельность. Одновременно эндокринные железы выделяют необходимые гормоны, корректирующие работу сердечно-сосудистой системы, так что кровяное давление плавно удерживается в пределах нормы.

Сложнее устроены системы регуляции поведения, хотя и здесь в основе лежат прямые и обратные регуляторные связи. В конкретной жизненной ситуации активируется определенная совокупность нервных центров, эндокринных желез, органов и тканей – возникает временная функциональная система , работа которой направлена на достижение полезного приспособительного результата .

Так, при стрессовых реакциях , вызванных чувством страха, перевозбуждением или физической перегрузкой, надпочечники выбрасывают в кровь гормон адреналин, который резко повышает потребление кислорода и концентрацию глюкозы в крови (за счет расщепления гликогена в печени), что, в свою очередь, приводит к увеличению выработки энергии. Происходит учащение сердечного пульса и активация мышечной системы – всё для мобилизации организма на оборону или избежание опасности. Другие системы при этом временно угнетаются: пропадают пищевые реакции, половые рефлексы и др. После исчезновения опасности все системы возвращаются в норму.

Интересна и показательна регуляция пищевого поведения у позвоночных животных и человека (рис. 5.4). В гипоталамусе, отделе головного мозга, связующем нервную и эндокринную системы, есть центры голода и насыщения. В крови голодного животного (или человека) возникает недостаток глюкозы, что приводит к раздражению центра голода. По нервным связям отдаются команды в мозг, на мышцы, и организуется поиск пищи. Параллельно с помощью гормонов из печени и мышц извлекаются резервы глюкозы (за счет расщепления гликогена), которые временно обеспечивают энергетический обмен. Когда пища найдена, съедена и переварена, концентрация глюкозы в крови растет, что приводит к раздражению центра насыщения, подавлению аппетита и прекращению питания. Когда глюкоза расходуется, ее концентрация в крови вновь понижается, от чего раздражается центр голода. Цикл повторяется.

Рис.5.4. Схема регуляции пищевого поведения у млекопитающих животных

У человека пищевое поведение более сложное и разнообразное, так как зависит не только от наличия или отсутствия пищи. Имеет значение социальное положение (фермер, рабочий и бизнесмен будут “искать” пищу в разных местах и разными способами), финансовые возможности (покупка пищи), взаимоотношения с другими людьми (возможность взять пищу или деньги в долг) и т.д.

Таким образом, та или иная функциональная система возникает как временное объединение активностей разных органов посредством многосторонних нейрогуморальных связей. Когда полезный приспособительный результат достигнут, функциональная система “распадается” или перестраивается в соответствии с новыми потребностями организма. В ходе жизнедеятельности периодически формируются и распадаются разнообразные функциональные системы, среди которых одна, как правило, является доминирующей. Таким образом, при ограниченном числе анатомических структур и гормонов число их функциональных комбинаций (функциональных систем), организующих разнообразные поведенческие акты, может быть достаточно большим.

(4) Иммунный гомеостаз организма

(5) Биоритмы

Обобщая сказанное, заметим, что гомеостаз организма не бывает абсолютным. Любые параметры: температура тела, артериальное давление, пищевое поведение, частота сердечных сокращений, присутствие антител и многие другие – находятся в колебательном режиме . Поэтому мы говорим о наличии динамического гомеостаза в организме. Такие нормальные колебания функциональных характеристик организма происходят постоянно и называются биоритмами .

Первопричина биоритмов, по-видимому, вытекает из самой природы механизма регуляции: прямая и обратная связи замкнуты в цикл, на “оборот” которого требуется определенное время. За это время регулируемая система успевает измениться в ту или иную сторону, что и выражается в колебании ее параметров. Но средний уровень параметра должен соответствовать норме, а коридор его колебаний не должен выходить за физиологические пределы. Большинство организменных ритмов имеют околосуточную периодичность, есть также месячные, годичные и даже многолетние ритмы. Внутренний механизм, управляющий такими биоритмами, принято называть биологическими часами , что подчеркивает их связь с астрономическим временем.

(6) Гомеокинетические процессы

Наконец, поставим вполне ожидаемый вопрос: если в организме столь эффективно работают механизмы саморегуляции, значит ли это, что его гомеостаз бесконечен? Почему рано или поздно наступают необратимые изменения органов? Почему возможна перестройка биоритмов, например, когда мы перелетаем с востока на запад и наоборот? Ответ мы уже знаем: при достаточно длительном и сильном (запороговом) воздействии на структурно-функциональные системы организма, наряду с процессами гомеостатической саморегуляции, включаются механизмы гомеокинеза , направленные на перестройку организменных структур и функций. В частности, изменяется уровень активности соответствующих генов, вследствие чего происходит гипертрофия органов , то есть их чрезмерное развитие. Так обеспечивается приспособительная изменчивость клеток, тканей и органов для достижения нового уровня гомеостаза в новых условиях жизнедеятельности. По существу эти гомеокинетические изменения противоположны саморегуляции и гомеостазу, так как они поддерживаются обратными положительными (а не отрицательными) связями .

Гомеокинез – это неизбежный длительный (часто необратимый) ответ на усиление физической нагрузки, на инфекцию, на хроническое стрессовое воздействие. Например, в результате постоянных тренировок увеличиваются мышцы спортсмена, легкие ныряльщика. У тучного человека увеличение нагрузки по прокачиванию крови через ткани ведет к гипертрофии сердца. Увеличивается и печень при хронических отравлениях (гипертрофия для переработки токсинов). Гомеокинетическая лабильность организма позволяет перестраивать и биоритмы, хотя для этого требуется время.

При постоянном воздействии повреждающих факторов на клетки, например при действии табачного дыма на легочную ткань, или при ином длительном стимулировании регенерации клеток может наступить избыточный рост ткани (образуется опухоль) или, напротив, тканевая дистрофия. Эти примеры показывают, что механизмы организменного гомеостаза имеют определенный (конечный) запас прочности. Если саморегуляция нарушается, включаются механизмы гомеокинеза, но если и они не справляются, наступают патологические (болезненные) отклонения в состоянии организма . Из этого должны последовать выводы о необходимости бережного отношения к собственному организму. Здоровье человека – это состояние его устойчивого физиологического развития на основе гомеостатических и гомеокинетических процессов.