Представления о регуляции функций организма

Мы начинаем изучение большого раздела, в котором познакомимся с общими закономерностями функционирования, свойственные всем системам организма. Для того чтобы определить круг задач, попробуем задать несколько вопросов клетке или органу, чтобы понять как они работают в целом организме. Таких вопросов может быть очень много, но основных, пожалуй, лишь три: 1) как работает конкретная клетка, орган или система органов, 2) как клетка переходит из состояния покоя в активное и прекращает свою активную деятельность, 3) как регулируется работа клеток и органов в различных жизненных ситуациях. На первый вопрос ответим при изучении всех разделов частной физиологии, а вот на второй и третий вопросы попытаемся получить ответы в этом разделе. Переход клеток в активное состояние – возбуждение - рассмотрим в теме «возбудимость и возбуждение», а начнем с третьего вопроса, и определим для себя, что же такое физиологическая регуляция.

Для полноценного изучения темы необходимо знать основные термины и понятия, мы предлагаем вам краткий

С л о в а р ь т е м ы:

Физиологическая регуляция

Регуляция по принципу отклонения

Регуляция по принципу возмущения

Нервная и гуморальная регуляция

Параметры внутренней среды организма

Жесткие и пластичные константы

Обратная связь

Иерархическая структура регуляции

Физиологической регуляцией называется совокупность процессов, направленных на поддержание определенной структуры биологической системы и необходимого режима ее работы для обеспечения постоянства параметров внутренней среды организма.Что это за параметры, которые должны быть постоянны? Наша жизнь проходит в изменяющейся внешней среде, изменения касаются, например, температуры, влажности, атмосферного давления и т.д. – это параметры внешней среды. Мы можем жить в этой переменчивой внешней среде потому, что жизнь клеток и органов протекает во внутренней среде организма, которая остается постоянной, несмотря на изменения во внешней среде (безусловно, до определенного предела). Постоянство внутренней среды организма складывается из постоянства ее отдельных параметров, таких как температура, рН среды, осмотическая концентрация, концентрация отдельных ионов и их соотношения и т.д. Среди этих параметров есть жесткие константы – их отклонение от нормальных значений грозит гибелью клеткам - это, например, рН среды, содержание кислорода и углекислого газа, осмотическая концентрация, концентрация натрия и калия. Есть более пластичные константы, их изменение не так быстро приводит к гибели клеток, хотя и нарушает их метаболизм – концентрация глюкозы, белков в плазме крови. Параметров внутренней среды множество, каждый из них имеет определенное значение для работы ферментов, сохранности и функционирования клеток. Величина определенных параметров является результатом регуляции. К результатам относятся жизненно важные метаболические показатели внутренней среды организма, такие как артериальное давление, рН крови, уровень глюкозы, осмотическое давление крови и др.

Требуемая величина параметров зависит от конкретной ситуации – например, уровень артериального давления, частота дыхания, температура различны в покое и во время физической работы. Следовательно, целью регуляции является обеспечение оптимального уровня жизнедеятельности в меняющихся условиях внешней среды. Оптимальный уровень жизнедеятельности – это соответствие всех параметров внутренней среды конкретной ситуации.

В живом организме сочетаются два принципа регуляции: регуляция по принципу отклонения и регуляция по принципу возмущения.

В первом случае – регуляция по принципу отклонения - деятельность регуляторных систем начинается, если какой либо из параметров внутренней среды отклоняется от нормальной величины. Передача информации об отклонении включает регуляторную систему, достижение результата – приведение параметра к норме - является сигналом для прекращения деятельности системы регуляции. В этом случае работают совершенно различные регуляторные системы для приведения к норме разных параметров внутренней среды, например, изменение артериального давления регулируется путем изменения частоты и силы сердечных сокращений и просвета сосудов, а регуляция осмотической концентрации внутренней среды путем изменения количества выведенной из организма воды..

В случае возникновения сигнала опасности, появления угрозы жизни организма включается регуляция по принципу возмущения – это перестройка деятельности всего организма, направленная в первую очередь на выживание. Такой вариант регуляции всегда стандартный и начинается с повышения активности симпатической нервной системы. Нервные и гуморальные механизмы в данном случае работают с опережением, «на всякий случай» готовят организм к активной деятельности. Например, и если мы услышим очень громкий звук, который лишь может быть сигналом опасности, и если ощутим боль – она уже есть сигнал опасности, и в случае интенсивной физической нагрузки, которая тоже может угрожать целостности организма набор реакций и их последовательность будут стандартными. Сначала активируется симпатическая часть вегетативной нервной системы и повышает деятельность головного мозга, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, затем к этим изменениям добавляются эффекты гормонов адреналина и кортизола, и организм мобилизуется на активную борьбу с опасностью.

Процесс передачи информации о результате регуляции называется ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ. Обратная связь может быть отрицательной - в этом случае регуляторная деятельность ослабляется или прекращается, или положительной, усиливающей регуляторную деятельность. Существование такой постоянной информации о достижении результата обеспечивает саморегуляциюфункций организма. Необходимо помнить, что термин обратная связь пришел из кибернетики, а задачей физиологии является постоянный поиск конкретных механизмов регуляции деятельности организма.

В организме человека в неразрывном единстве и взаимодействии работают две регуляторные системы: НЕРВНАЯ И ГУМОРАЛЬНАЯ.

Нервная регуляция использует для передачи и обработки информации нервный импульс, который распространяется по структурам нервной системы. Нервная регуляция - это быстрая, точно направленная и кратковременная реакция организма. Гуморальная регуляция обеспечиваются молекулами химических веществ, которые выделяются специальными клетками или специализированными органами и тканями и переносятся с током крови к клеткам - мишеням, имеющим специфические рецепторы к определенному химическому веществу. Гуморальные механизмы включаются медленнее, зато работают долговременно и обеспечивают более длительную и глубокую перестройку функций органов и организма в целом. Эти механизмы работают в тесной функциональной взаимосвязи.

Таблица 1