Понятие о гомеостазе. Действие стресса на гомеостаз

Чтобы организм мог функционировать эффективно, его внутренняя среда должна быть строго контролируемой по составу и физико-химическим свойствам. Идею об относительном постоянстве среды высказал французский физиолог К. Бернар более 100 лет назад: «постоянство внутренней среды организма является необходимым условием свободной и независимой жизни». Американский физиолог У. Кеннон изучил ряд механизмов, систем поддержания постоянства внутренней среды и в 1929 году предложил термин гомеостаз (от греч. homoios – подобный, stasis – стояние, неподвижность).

Гомеостаз рассматривается, как способность биологической системы противостоять неблагоприятным изменениям в организме под воздействием внешних и внутренних факторов и сохранять относительное динамическое постоянство внутренней среды организма (крови, внутриклеточной среды) и устойчивость его основных физиологических функций.

На организм животных действуют разнообразные условия –температура, количество и состав корма, атмосферное давление, природные катаклизмы и т.д. Однако регулирующие механизмы организма сглаживают возможные сдвиги и физиологические параметры, в особенности такие как температура тела, объем, давление и рН крови, ионный, аминокислотный, углеводный, липидный состав крови. Это жесткие физиологические константы организма.

Адаптация(от лат. Аdaptatio). Инструментом поддержания гомеостаза является механизм адаптации. Установлено, что во всех гомеостатических процессах основную роль играет универсальное образовании промежуточного мозга – гипоталамус – высший центр регуляции обмена веществ и энергии, питания, теплового и водного баланса, кровообращения, дыхания. Гипоталамус контролирует нейроэндокринные взаимоотношения в организме.

Однако, функциональные возможности механизмов, поддержания гомеостаза не беспредельны. К одним факторам внешней среды организм адаптируется полностью, к другим, особенно в стрессовых условиях, не может из-за их крайней экстремальности. В этих условиях животное погибает.

На физиологически нормальном уровне у человека и высших животных выделяют три фазы адаптации: реакция тревоги, когда сопротивление снижается; фаза повышенного сопротивления; фаза истощения механизмов сопротивления.

Каждая реакция адаптации имеет некую стоимость, т.е цену за которую организм платит затратой веществ и энергии. Истощение этих веществ приводит к фазе дизадаптации, происходит сдвиг гомеостаза, мобилизации вспомогательных веществ не происходит, организм погибает. Поддержание гомеостаза – это единственно возможный способ существования.

Стресс – это реакция, развивающаяся при неблагоприятных условиях, отрицательно влияющих на жизнеспособность, когда возникает угроза нарушения гомеостаза. При этом усиливается деятельность большинства систем организма (нервной, мышечной, дыхательной, сердечно-сосудистой, эндокринной). Они направлены на повышение сопротивляемости к неблагоприятным факторам.

Процесс саморегуляции является универсальным механизмом поддержания гомеостаза. Выдающийся русский физиолог, ученик И.П. Павлова, академик П.К. Анюхин разработал концепцию функциональной системы, которая рассматривается как динамическая система различных нервных образований и периферических органов, в достижении какого то полезного для организма результата.

Основными звеньями функциональной системы являются: 1- рецепторы, воспринимающие изменение внутренней среды организма или внешние воздействия; 2- проводниковые аппараты, передающие воспринятые сигналы в центры; 3- центральные образования представленные нервными элементами разных уровней; 4- исполнительные механизмы, включающие соматические, вегетативные и энокринные элементы (рис. **)

Саморегулирование осуществляется на разных уровнях – молекулярном (например, угнетение ферментативной реакции избытком конечных продуктов метаболизма), клеточном (самоторможение нейронов при истощении, поддержание трансмембранного потенциала), внутриорганном (поддержание давления в полостях сердца), организменном (поддержание кровяного давления, температуры, осмотического давления).

Во всех случаях в основе саморегуляции лежит принцип обратной связи. Стимул для запуска системы саморегуляции возникает в ней самой вследствие отклонения какого-либо жизненно важного фактора от гомеостатического уровня и мобилизацию соответствующих механизмов, восстанавливающих его. Например, в регуляции температуры тела принимают участие: скелетные мышцы (источник тепла при работе), печень и другие внутренние органы (усиление метаболизма), кожные сосуды и потовые железы (теплоотдача), органы внутренней секреции (регуляция интенсивности метаболизма и просвета сосудов). Ключевое положение в системе управления и поддержания температуры гомеостаза занимает гипоталамус.

РИС

Механизмы обратной связи (обратной афферентации) сигнализируют в центр о достигнутом результате. Если он соответствует заданной цели, деятельность системы прекращается.

Таким образом, главным итогом деятельности функциональной системы является полезный, приспособительный результат, основным механизмом которого является механизм обратной связи.

Различают функциональные системы трех типов: 1 - с внутренним звеном саморегуляции, когда составные компоненты системы не выходят за пределы организма (например, поддержание осмотического давления и рН крови),; 2 – с пассивным внешним звеном саморегуляции (например, поддержание газового состава крови); 3 – с активным внешним звеном саморегуляции (питание, размножение, коммуникация).

Лекция