Гистогематический барьер и его физиологическая роль

Гистогематический барьер – это барьер между кровью и тканью. Впервые были обнаружены советскими физиологами в 1929 г. Морфологическим субстратом гистогематического барьера является стенка капилляров, состоящая из:

1) фибриновой пленки;

2) эндотелия на базальной мембране;

3) слоя перицитов;

4) адвентиции.

В организме они выполняют две функции – защитную и регуляторную.

Защитная функция связана с защитой ткани от поступающих веществ (чужеродных клеток, антител, эндогенных веществ и др.).

Регуляторная функция заключается в обеспечении постоянного состава и свойств внутренней среды организма, проведении и передаче молекул гуморальной регуляции, удалении от клеток продуктов метаболизма.

Гистогематический барьер может быть между тканью и кровью и между кровью и жидкостью.

Основным фактором, влияющим на проницаемость гистогематического барьера, является проницаемость. Проницаемость – способность клеточной мембраны сосудистой стенки пропускать различные вещества. Она зависит от:

1) морфофункциональных особенностей;

2) деятельности ферментных систем;

3) механизмов нервной и гуморальной регуляции.

В плазме крови находятся ферменты, которые способны изменять проницаемость сосудистой стенки. В норме их активность невелика, но при патологии или под действием факторов повышается активность ферментов, что приводит к повышению проницаемости. Этими ферментами являются гиалуронидаза и плазмин. Нервная регуляция осуществляется по бессинаптическому принципу, так как медиатор с током жидкости поступает в стенки капилляров. Симпатический отдел вегетативной нервной системы уменьшает проницаемость, а парасимпатический – увеличивает.

Гуморальная регуляция осуществляется веществами, делящимися на две группы – повышающие проницаемость и понижающие проницаемость.

Повышающее влияние оказывают медиатор ацетилхолин, кинины, простагландины, гистамин, серотонин, метаболиты, обеспечивающие сдвиг pH в кислую среду.

Понижающее действие способны оказывать гепарин, норадреналин, ионы Ca.

Гистогематические барьеры являются основой для механизмов транскапиллярного обмена.

Таким образом, на работу гистогематических барьеров большое влияние оказывают строение сосудистой стенки капилляров, а также физиологические и физико-химические факторы.

 

40. Роль нервной системы в оценке изменений внешней среды и внутреннего состояния организма и в предупреждении сдвигов параметров гомеостаза.

Гомеостаз — процесс, за счет которого достигается относительное постоянство внутренней среды организма (постоянство температуры тела, кровяного давления, концентрации сахара в крови). В качестве отдельного механизма можно выделить нервно–психический гомеостаз, за счет которого обеспечивается сохранение и поддержание оптимальных условий функционирования нервной системы в процессе реализации разнообразных форм деятельности.

Нервная система — иерархическая структура нервных образований в организме человека и позвоночных животных. Выделяют центральную нервную систему, которая состоит из головного и спинного мозга, и периферическую, состоящую из нервов, отходящих от головного и спинного мозга, межпозвоночных нервных узлов, а также из периферического отдела вегетативной нервной системы. По функциональным особенностям различают: 1) соматический отдел, регулирующий двигательную активность;

2) вегетативный, регулирующий деятельность внутренних органов, желез внутренней секреции, сосудов, трофическую иннервацию мышц и самой ЦНС.

Значение нервной системы:

1. Обеспечивает взаимосвязь между органами, системами органов и между отдельными частями организма. Это её координационная функция. Она координирует (согласовывает) работу отдельных органов в единую систему.

2. Обеспечивает взаимодействие организма с окружающей средой.

3. Обеспечивает мыслительные процессы. К этому относится восприятие информации, усвоение информации, анализ, синтез, сравнение с прошлым опытом, формирование мотивации, планирование, постановка цели, коррекция действия при достижении цели (исправление ошибок), оценка результатов деятельности, переработка информации, формирование суждений, заключений выводов и абстрактных (общих) понятий.

4. Осуществляет контроль за состоянием организма и отдельных его частей.

5. Управляет работой организма и его систем.

6. Обеспечивает активацию и поддержание тонуса, т.е. рабочего состояния органов и систем.

7. Поддерживает жизнедеятельности органов и систем. Кроме сигнальной функции нервная система имеет ещё и трофическую функцию, т.е. выделяемые ей биологически активные вещества способствуют жизнедеятельности иннервируемых органов. Органы, лишённые подобной "подпитки" со стороны нервных клеток, атрофируются, т.е. хиреют и могут отмереть.

Функции нервной системы:

1) формирование возбуждения;

2) передача возбуждения;

3) торможение (прекращение возбуждения, уменьшение его интенсивности, угнетение, ограничение распространения возбуждения);

4) интеграция (объединения различных потоков возбуждения и изменения этих потоков);

5) восприятие раздражения из внешней и внутренней среды организма с помощью специальных нервных клеток - рецепторов;

6) кодирование, т.е. преобразование химического, физического раздражения в нервные импульсы;

7) трофическая, или питательная, функция - образование биологически активных веществ (БАВ).

41. Принципы управления в живых системах. Роль информации. Пути передачи информации. Отбор информации. Кодирование.

 

Функциональная система (ФС) – это динамическая структура, представленная совокупностью различных органов и систем организма, формирующаяся для достижения полезного результата. Причем объединяться могут элементы, принадлежащие к разным анатомическим образованиям. Например, чтобы «на время» пробежать дистанцию, необходимо максимально усилить деятельность мышц, сердечно-сосудистой, дыхательной и нервной систем.

Функциональная система включает пять основных компонентов:

– блок принятия решения или управляющее устройство,

– блок – акцептор результата действия,

– блок эфферентного синтеза,

– блок оценки результата действия

Блок афферентного синтеза обеспечивает отбор наиболее важной в данный момент времени информации о состоянии внешней и внутренней сред, поступающей по афферентным (чувствительным) нервным волокнам от экстеро- и интерорецепторов. На основании этой информации с учетом индивидуального опыта и доминирующей мотивации принимается решение –блок принятия решения. Морфологическим субстратом данного блока является ассоциативная кора головного мозга, на уровне которой осуществляется интеграция всей поступившей в данный момент информации.

Копия принятого решения передается в блок акцептора результата действия, а основная информация поступает в блок эфферентного синтеза.

Задача этого блока – из накопленных в ходе индивидуального опыта стандартных программ действий выбрать наиболее адекватную программу действий для достижения положительного результата. К морфологическим субстратам данного блока относятся, например, мозжечок и базальные ганглии.

Копия программы действия, так же как и копия принятого решения, хранится в блоке – акцепторе результата действия. Из блока эфферентного синтеза информация по эфферентным (двигательным) волокнам направляется к исполнительным органам – эффекторам, являющимся частью блока оценки результата действия. Рецепторы результата действия, расположенные в органах эффекторах, и метаболиты – хими-

ческие вещества, образовавшиеся в них в результате деятельности, по каналам обратной связи – вторичным афферентным волокнам – передают информацию в блок – акцептор результата действия, где происходит сравнение полученного результата с планом (копией). Если имеется достаточное соответствие между планом и фактическим результатом, система может быть ликвидирована. Однако часть функциональных систем, направленных на поддержание жизненно важных констант организма, например гомеостаза, функционирует в течение всей жизни. Функциональные системы, необходимые для выполнения задач, требующих минуты или годы, после достижения положительного результата ликвидируются.

Следует заметить, что в настоящее время продолжается поиск конкретных анатомических структур мозга, ответственных за указанные блоки, а также поиск механизмов реализации функций этих блоков.

42. Общие структуры управляющих систем, принципы управления: а) по рассогласованию, б) по возмущению, в) с прогнозированием. Роль обратной связи. Управление параметрами внутренней среды.

 

Принципы управления в живых системах

1. Принцип управления по рассогласованию (по ошибке). Это циклический механизм, при котором всякое отклонение от оптимального уровня регулируемого показателя мобилизует соответствующие органы и системы к его восстановлению. Регуляция по такому принципу предполагает обязательное наличие в составе системного комплекса канала отрицательной обратной связи, обеспечивающего усиление или ослабление тех или иных механизмов в случае чрезмерного отклонения регулируемых показателей от оп-

тимума. Например, при повышении артериального давления (АД) включаются регуляторные механизмы, обеспечивающие его понижение. Тогда как при низком артериальном давлении реализуются противоположные реакции.

2. Принцип управления по возмущению или отклонению. В этом случае замеряется величина возмущающего воздействия. Например, при резком изменении температуры окружающей среды рецепторы улавливают эту

ситуацию, в результате еще до того, как возникнет смещение температуры крови, в исполнительных органах происходят метаболические изменения, обеспечивающие поддержание постоянства температуры крови.

3. Принцип управления по прогнозированию или опережению. В соответствии с этим принципом для того, чтобы сохранить регулируемый параметр на заданном уровне, деятельность объекта управления заблаговре-

менно изменяется на основании информации о предстоящем изменении условий. Управление в организме человека и животных часто представляет комбинацию всех трех принципов.

Представление о саморегуляции физиологических функций на­шло наиболее полное отражение в теории функциональных систем, разработанной академиком П. К. Анохиным. Согласно этой теории, уравновешивание организма со средой обитания осуществляется самоорганизующимися функциональными системами.

Функциональные системы (ФС) представляют собой динамически складывающийся саморегулирующийся комплекс цент­ральных и периферических образований, обеспечивающий достиже­ние полезных приспособительных результатов.

Многообразие полезных для организма приспособительных результатов может быть сведено к нескольким группам: 1) метабо­лические результаты, являющиеся следствием обменных процессов на молекулярном (биохимическом) уровне, создающими необхо­димые для жизнедеятельности субстраты или конечные продукты; 2) гомеопатические результаты, представляющие собой ведущие показатели жидких сред организма: крови, лимфы, интерстициальной жидкости (осмотическое давление, рН, содержание пита­тельных веществ, кислорода, гормонов и т. д.), обеспечивающие различные стороны нормального обмена веществ; 3) результаты поведенческой деятельности животных и человека, удовлетворяю­щие основные метаболические, биологические потребности: пище­вые, питьевые, половые и др.; 4) результаты социальной деятельности человека, удовлетворяющие социальные (создание общественного продукта труда, охрана окружающей среды, защита отечества, обустройство быта) и духовные (приобретение знаний, творчество) потребности.

Состояние внутренней среды постоянно контролируется соответствующими рецепторами. Источником изменения параметров внут­ренней среды организма является непрерывно текущий в клетках процесс обмена веществ (метаболизм), сопровождающийся потреб­лением исходных и образованием конечных продуктов. Любое от­клонение параметров от показателей, оптимальных для метаболизма, равно как и изменение результатов иного уровня, воспринимается рецепторами. От последних информация передается звеном обратной связи в соответствующие нервные центры. На основе поступающей информации происходит избирательное вовлечение в данную ФС структур различных уровней центральной нервной системы для мобилизации исполнительных органов и систем (аппаратов реакции). Деятельность последних приводит к восстановлению необходимого для метаболизма или социальной адаптации результата.

Организация различных ФС в организме принципиально одина­кова. В этом заключается принцип изоморфизма ФС.

Вместе с тем в их организации есть и отличия, которые обусловле­ны характером результата. ФС, определяющие различные показатели внутренней среды организма, генетически детерминированы, часто включают в себя только внутренние (вегетативные, гуморальные) ме­ханизмы саморегуляции. К их числу можно отнести ФС, определяю­щие оптимальный для метаболизма тканей уровень массы крови, фор­менных элементов, реакции среды (рН), кровяного давления. Другие ФС гомеостатического уровня включают в себя и внешнее звено само­регуляции, предусматривающее взаимодействие организма с внешней средой. В работе некоторых ФС внешнее звено играет относительно пассивную роль источника необходимых субстратов (например, кис­лорода для ФС дыхания), в других внешнее звено саморегуляции ак­тивно и включает целенаправленное поведение человека в среде оби­тания, направленное на ее преобразование. К их числу относится ФС, обеспечивающая оптимальный для организма уровень питательных веществ, осмотического давления, температуры тела.

Аппараты управления ФС. По принципу изоморфизма построена и центральная архитектоника (аппараты управления) ФС, складыва­ющаяся из нескольких стадий (см. рис. 3.1). Исходной является ста­дия афферентного синтеза. В ее основе лежит доминирую­щая мотивация, возникающая на базе наиболее значимой в данный момент потребности организма. Возбуждение, создаваемое доминиру­ющей мотивацией, мобилизует генетический и индивидуально приоб­ретенный опыт (память) по удовлетворению данной потребности. Информация о состоянии среды обитания, поставляемая обстановоч­ной афферентацией, позволяет в конкретной обстановке оценить воз­можность и при необходимости скорректировать прошлый опыт удов­летворения потребности. Взаимодействие возбуждений, создаваемых доминирующей мотивацией, механизмами памяти и обстановочной афферентацией, создает состояние готовности (предпусковой интег­рации), необходимое для получения адаптивного результата. Пуско­вая афферентация переводит систему из состояния готовности в со­стояние деятельности. В стадии афферентного синтеза доминирующая мотивация определяет, что делать, память — как делать, обстановоч­ная и пусковая афферентация — когда делать, чтобы достичь необхо­димого результата.

Стадия афферентного синтеза завершается принятием ре­шения. В этой стадии из многих возможных избирается единст­венный путь для удовлетворения ведущей потребности организма. Происходит ограничение степеней свободы деятельности ФС. Вслед за принятием решения формируются акцептор результа­та действия и программа действия. В акцепторе результатов дейст­вия программируются все основные черты будущего результата дей­ствия. Это программирование происходит на основе доминирующей мотивации, которая извлекает из механизмов памяти необходимую информацию о характеристиках результата и путях его достижения. Таким образом, акцептор результатов действия представляет собой аппарат предвидения, прогнозирования, моделирования итогов дея­тельности ФС, где моделируются и сопоставляются параметры резуль­тата с афферентной моделью. Информация о параметрах результата поставляется с помощью обратной афферентации. Программа действия (эфферентный синтез) представляет собой согласованное взаимодействие соматических, вегетативных и гуморальных компонентов в целях успешного достижения полезного приспособительного результата.