ПОНЯТИЕ О ГОМЕОСТАЗЕ

Окружающая среда и организм.Любой организм — одноклеточ­ный или многоклеточный — обитает в среде, воздушной или вод­ной, и отделен от нее тонким покровом. Понятие «среда» означает воздух, воду, пищу, свет и многое другое. Внешние условия из­менчивы, они зависят от времени года и суток, солнечной актив­ности, климатических и метеорологических условий, от взаимо­отношения с другими животными и многих других факторов. Для домашних животных среда обитания во многом формирует­ся благодаря деятельности человека и определяется условиями кормления и содержания.

Организм является открытой системой, т. е. он получает из ок­ружающей среды все необходимое для жизни и постоянно выде­ляет во внешнюю среду продукты своей жизнедеятельности. Пре­кращение обмена с окружающей средой неминуемо приводит к смерти. Поэтому одной из основных функций организма, т. е. про­явлением жизнедеятельности, является обмен веществ и энергии. Эта функция включает в себя два взаимопроникающих процес­са — ассимиляцию и диссимиляцию.

Ассимиляция — это усвоение поступающих в организм веществ, синтез из них новых сложных органических соединений, свойственных данному индивидууму, образование живой массы. Одновременно создается запас энергии, необходимой организму для его жизненных проявлений. Диссимиляция — это разрушение живой материи и выделение освободившейся при этом энергии.

Процессы ассимиляции и диссимиляции могут быть уравно­вешенными, или сбалансированными, но в некоторые периоды жизни один из них может преобладать над другим. Так, в период роста организма или во время беременности процессы ассимиля­ции преобладают над процессами диссимиляции, происходит на­копление веществ и массы тела, а в старом организме преобладают процессы диссимиляции, распада.

С обменом веществ связаны и другие функции организма. Раздражимость (возбудимость) — способность организма отвечать на различные изменения окружающей среды или состоя­ния собственных органов и тканей. Ответ на раздражение позво-

2 — 3389

ляет либо предупредить нежелательные воздействия, отстранить­ся от них, либо изменить какие-то свои процессы адекватно воздействиям. Если нежелательные процессы уже возникли, то благодаря регуляторным механизмам они могут быть преодолены или компенсированы.

Размножение — свойство самовоспроизведения, т.е. рож­дение потомства, сходного в основных чертах с родителями, одна из основных функций организма, отличающая его от нежи­вой природы и направленная на сохранение вида, популяции.

Рост, развитие, старение — возрастные процессы становления взрослого организма, совершенствования его строе­ния и регуляторных возможностей, а затем постепенного сниже­ния активности всех функций, приводящие к естественной смер­ти индивидуума.

Реализация жизненных функций организма осуществляется системами органов пищеварения, кровообращения, дыхания, вы­деления, движения, размножения.

Внутренняя среда и гомеостаз.Внешняя среда — это все, что ок­ружает животное. В середине XIX в. знаменитый французский фи­зиолог Клод Бернар впервые сформулировал понятие о внутрен­ней среде организма. Суть его концепции состояла в том, что клетки тканей и органов не соприкасаются с окружающей средой, а находятся в особой среде, включающей в себя циркулирующие в организме жидкости — кровь, тканевую жидкость и лимфу. Стро­го говоря, под внутренней средой следует понимать только ткане­вую, или интерстициальную, жидкость, так как клетки тканей со­прикасаются только с ней. Но тканевая жидкость образуется из крови и оттекает от органов по кровеносным и лимфатическим сосудам. Поэтому обобщенно к внутренней среде относят все три жидкости — кровь, тканевую жидкость и лимфу.

Чтобы понять соотношение между названными жидкостями обратимся к рис. 1.1. Кровь движется в замкнутых кровеносных сосудах, не омывая клетки ткани. В капиллярной части сосудисто­го русла происходит фильтрация, или выпотевание, жидкой час­ти крови — плазмы через стенки сосудов. Форменные элементы крови и макромолекулы (белки) не могут пройти через стенки со­судов и остаются в крови. Фильтрат крови, вышедшей за пределы кровеносных капилляров, называется тканевой, или интерстици-альной, жидкостью.

Тканевая жидкость омывает клетки тканей и является для них как бы внешней средой. Из тканевой жидкости клетки поглощают все, что им необходимо, — кислород, питательные и минеральные вещества, витамины, гормоны, а выделяют в нее продукты своей жизнедеятельности. Обмен веществ осуществляется между клет­кой и тканевой жидкостью через клеточные мембраны.

В результате жизнедеятельности клеток состав тканевой жид­кости изменяется: уменьшается содержание кислорода и пита-

Кровеносный Тканевая Лимфатический

капилляр жидкость капилляр

Рис. 1.1. Внутренняя среда организма. Схема обра­зования тканевой жидкости и лимфы

тельных веществ, а увеличивается количество продуктов обмена, появляются новые сложные вещества, синтезированные в клетках (белки, липиды, гормоны и др.).

Отток тканевой жидкости осуществляется двумя путями. Часть тканевой жидкости всасывается обратно в кровеносные сосуды, а другая часть — в лимфатические капилляры. Та тканевая жид­кость, которая всасывается в лимфатические сосуды, называется лимфой. Лимфа, образующаяся из тканевой жидкости, непрерыв­но движется по лимфатическим сосудам, поступая в переднюю полую вену, смешивается с венозной кровью.

Клод Бернар пришел также к мысли о том, что клетки и ткани организма могут нормально существовать только в строго опреде­ленных условиях. Те изменения внешней среды, которые человек и животные переносят довольно легко, губительны для отдельно взятых клеток, тканей или органов.

Например, в средней полосе России перепады летней и зимней температур воздуха составляют более 60 °С, но жизнь продолжает­ся и в знойной пустыне (при плюс 60 °С), и в Антарктиде (при ми­нус 80 °С). Однако изолированные клетки выдерживают темпера­турные колебания только в пределах нескольких градусов, суточ­ные колебания температуры крови около 1 "С, а при заболеваниях возможны отклонения от нормы на 4...5 °С-

Другой пример. Если животное в течение 2...3 сут не получает корм, то состав его крови мало отличается от крови сытого живот­ного, несмотря на то, что из внешней среды питательные вещества не поступают. Значит, существуют какие-то механизмы, сглажи­вающие влияние внешней среды и направленные на сохранение постоянства внутренней среды организма.

Концепция Клода Бернара о внутренней среде организма бы­ла развита и дополнена американским физиологом Уолтером Кен-ноном (1926) и в настоящее время известна как учение о гомеоста-зе. Гомеостаз (греч. homeo — постоянный + stasis — стояние, неподвижность) — это постоянство химического состава и фи­зико-химических свойств внутренней среды организма. В более широком смысле гомеостаз включает и механизмы, обеспечиваю­щие "постоянные параметры внутренней среды, которые принято называть гомеостатическими.

->*

Некоторые показатели крови имеют очень незначительные ко­лебания, это так называемые жесткие константы гомеостаза: со­держание глюкозы, белка, кислорода, диоксида углерода, концен­трация водородных ионов (рН), коллоидно-осмотическое давле­ние, температура, артериальное давление и др. В то же время со­держание липидов, отдельных электролитов и аминокислот, число форменных элементов в крови колеблется в более или менее ши­роких диапазонах, но также является объектом регуляции — это менее жесткие константы организма.

Гомеостатические показатели относительны и динамичны. Даже те, которые мы относим к жестким и строго контролируемым, мо­гут изменяться в зависимости от возраста и физиологического со­стояния животного. Так, у коров содержание глюкозы в крови под­держивается в пределах 40...60 мг на 100 мл крови, а у телят первого месяца жизни — 80...120 мг. Поэтому тот уровень глюкозы, кото­рый является нормальным для коровы, смертелен для теленка. Су­щественно изменяются гомеостатические показатели при физичес­кой нагрузке, во время беременности, в период лактации.

Таким образом, гомеостаз — это не нечто застывшее, а динами­ческое свойство организма, оптимально обеспечивающее меняю­щиеся потребности его органов, тканей и клеток.

Небольшие отклонения гомеостатических показателей наблю­даются часто, они кратковременные и быстро возвращаются в свои нормальные границы. Длительные же и существенные из­менения приводят к ослаблению или расстройству регуляторных механизмов и развитию патологических процессов. И наоборот, нарушение регуляторных систем может привести к резким сдви­гам гомеостаза.